Was ist ein LIMS (Laboratory Information Management System)?

Wie Sie alle Daten zu Ihren Proben mit nur einem System verwalten

LIMS kurz und knapp erklärt

LIMS, Laboratory Information Management System oder zu Deutsch einfach Labor-Informations-Management-System, bezeichnet eine Software-Lösung, mit der Ihre Laboranten, Prüftechniker und Laborleiter alle informationstechnischen Aufgaben durchführen können, die direkt oder indirekt etwas mit Proben zu tun haben, z.B.:

  • Probenregistrierung
  • Festlegung des Prüfumfangs
  • Probenvorbereitung
  • Ergebniserfassung der Proben
  • Beurteilung und Validierung
  • Ergebnisberechnung und -aufbereitung
  • Ergebnisberichtsversand
  • Stamm- und Bewegungsdatenverwaltung rund um Prüf-, Messmittel, Aufträge und ggf. Rechnungen

Ein LIMS ist also vereinfacht gesprochen eine digitale Wollmilchsau fürs Labor. Denn fast jeder Laborprozess hat direkt oder indirekt etwas mit Proben zu tun und ist somit auch sehr gut in einem LIMS aufgehoben.

Ein Labor ohne LIMS?

Von der fast gelungenen Labordigitalisierung mit Excel, PDFs und Fileshares

Meistens fängt alles klein ohne LIMS an: Man überführt sich stapelweise auftürmende Papiernotizbücher in Excel und exportiert z.B. seine Ergebnisberichte als PDF und teilt alles über ein Netzlaufwerk. Und wer will, kann z.B. seine Probenerfassung oder Messdatenerfassung auch noch mit VBA-Formularen aufmotzen. Schon sind wir mit der Labordigitalisierung fertig, oder? Nun ja:

  • Was ist eigentlich, wenn Sie z.B. probenübergreifend Testergebnisse auswerten möchten, z.B. um eine Korrelation festzustellen?
  • Wie stellen Sie valide Beziehungen zwischen Mess-, Proben- und Auftragsdaten her?
  • Was passiert eigentlich, wenn Ihr Excelsheet bei 100.000den Messdaten nach Luft schnappt?
  • Wie teilen Sie Test- und Ergebnisberichte mit Partnerlaboren, Abteilungen oder Ihren Kunden – natürlich so, dass die andere Seite ihrerseits etwas damit anfangen kann?

Da kann man sich als Softwareentwickler leicht drüber lustig machen. Zur Wahrheit gehört aber auch, dass nicht nur Labore mit Excel mal klein angefangen haben. Auch in der Buchhaltung, dem Unternehmenscontrolling und der Produktion ging es mit einfachen Mitteln los. Solange bis diese zusammengestrickten Software-Lösungen eben an ihre Grenzen stießen.

Abgucken von Controlling und Produktion erlaubt

Wie LIMS von SAP-Lösungen und MES profitieren

Die Idee einer digitalen Wollmilchsau, Datendrehscheibe oder dem sogenannten SPOT (Single Point of Thruth) kam natürlich nicht erst mit LIMS auf. Typische Beispiele für Software-Lösungen, die sämtliche Prozesse eines Unternehmensbereichs abdecken sind ERP bzw. SAP-Lösungen und MES (Manufacturing Execution System). Auch diese haben den Anspruch, sämtliche Prozesse eines Unternehmensbereichs abzubilden. Denn eine integrierte Datenbasis bedeutet eben auch eine bessere Automatisierbarkeit von Informationsprozessen, weniger Medienbrüche und damit auch beschleunigte Prozesse. So decken ERP-Systeme meistens sämtliche kaufmännische Abläufe ab, die von der Betriebswirtschaft in den letzten hundert Jahren hervorgebracht wurden. MES-Lösungen ihrerseits sorgen für eine lückenlose Nachverfolgbarkeit aller Fertigungsaufträge vom Wareneingang bis zum -ausgang.
Und beim LIMS? Da geht es eben um die Datenerfassung, -verarbeitung und -auswertung vom Probeneingang bis zum Versand des Ergebnisberichts an den Auftraggeber.

Muss auch Ihr Labor mehr Proben in weniger Zeit auswerten?

Warum Labore bei der Digitalisierung auf LIMS setzen

Es könnte ja alles beim Alten bleiben. Leider werden Labore zunehmend mit neuen Herausforderungen konfrontiert:

  • In immer kürzerer Zeit müssen immer mehr Proben bearbeitet werden
  • Fachkräftemangel, vor allem bei Laboranten und Prüftechnikern
  • Dokumentationspflichten, z.B. durch gesetzliche Regelungen und Normen wie GLP, GMP, GAMP, 21 CFR Part 11, ISO 9001 oder ISO 17025
  • Wachsende Anforderungen bei der Rückverfolgbarkeit von Laborprozessen, auch als Tracking & Tracing bekannt
  • Gestiegener Druck, Erkenntnisse aus historischen Experimenten, Proben, Mess-, Test- und Ergebnisberichtsdaten gut auswertbar im Zugriff zu haben

Hier hilft nur eins! Automatisieren was das Zeug hält und die wertvollen Fachkräfte, wie Laboranten, Prüftechniker oder Laborleiter, von Routinearbeiten zu befreien und so die Effizienz zu steigern. Ganz praktisch bedeutet das vor allem, Labormitarbeiter vor überflüssigem Tippen und Klicken zu bewahren. Denn wenn es sich um wiederkehrende Aufgaben handelt, kann dies eine LIMS-Software-Lösung tausendmal schneller und fehlerfreier als ein Mitarbeiter, der zurecht irgendwann entnervt das Handtuch wirft.

Warum ein Labor von einem LIMS profitiert

Mehr Operational Excellence vom Probeneingang bis zum Ergebnisbericht durch LIMS

Klar! Niemand hat Lust unnötig seine Lebenszeit zu verschwenden, weil er zum zehntausendsten Mal aus Excel-Daten einen Ergebnisbericht zusammenbasteln muss. Da ist man über eine entsprechende Software-Lösung, wie z.B. ein LIMS, natürlich sehr dankbar. Aber warum genau profitiert ein Labor von einem LIMS? Das sind die Automatisierungsvorteile auf einen Blick:

  • LIMS-Vorteil Nr.1: Arbeitsersparnis
  • LIMS-Vorteil Nr. 2: Beschleunigung der Probendurchlaufzeit
  • LIMS-Vorteil Nr. 3: Reduzierung des Daten-Erfassungsaufwandes
  • LIMS-Vorteil Nr. 4: Zeitreduzierung bei der Geräteanbindung

Die Einführung von LIMS

Viele Vorteile, aber auch große Herausforderungen

Natürlich lässt sich ein LIMS nicht einfach bei Amazon bestellen, downloaden und installieren. Wenn Sie von einem LIMS profitieren wollen, müssen Sie wie bei jeder Software-Lösung einiges beachten:

  • Sie brauchen jemanden, der Ihre Prozesse sehr gut kennt und den Überblick hat oder eine hervorragende Dokumentation – Wenn nicht, heißt es Interviews führen, Flussdiagramme oder Story Maps zeichnen.
  • Sie müssen anhand dessen Ihre Anforderungen an die neue Software-Lösung ableiten.
  • Und Sie müssen sich durch einen Dschungel aus hunderten Anbietern und Dienstleistern für Softwareentwicklung wühlen.
Digitalisierung Laborprozesse

Die LIMS-Qual der Wahl

3 Wege zur eigenen LIMS-Lösung

Sind die Anforderungen Ihres Labors erstmal einigermaßen klar, kann es fast losgehen. Dabei steht jedoch eines fest: Ja, es dreht sich immer um Proben. Schon klar. Dann hören die Gemeinsamkeiten aber oft auch auf. Denn das Betriebslabor eines Folienherstellers, das Reflex- und Farbprüfungen durchführt, ist eben nur bedingt mit einem Auftragslabor für Bio- und Umweltanalytik vergleichbar. Und ein Zellzähler ist eben i.d.R. kein Spektrometer – außer Sie nutzen den fluidlab R-300. Sprich je nachdem wie speziell Ihre Laborprozesse sind, ist auch der Anpassungsbedarf Ihrer LIMS-Lösung entsprechend groß. Dabei wird zwischen drei Formen unterschieden:

  • LIMS-Standard-Lösung: Vielleicht haben Sie Glück und es gibt für Ihre Laborprozesse eine Software-Lösung, die wie die Faust auf´s Auge passt. Das heißt aber auch, dass Sie viel Zeit in die Recherche investieren müssen und am Ende werden auch noch Lizenz-, Trainings- und Wartungskosten fällig. Oder Sie nutzen ein Open Source LIMS, wie openBIS oder SENAITE. Dann sind Sie aber auch für den technischen Betrieb zuständig. Es sei denn Sie haben einen Partner wie die PI Informatik GmbH.
  • LIMS-Standard-Lösung mit individuellen Anpassungen (Customizing): Wenn man schon viel Geld für Lizenzen und Trainings abdrücken muss, sollte die Lösung auch individuell via Konfiguration oder Programmierung anpassbar sein. Dafür stehen heute glücklicherweise .NET und Python zur Verfügung, um z.B. spezielle Messgeräte anzubinden, Eingabemasken anzupassen, Berichte zu generieren oder Schnittstellen zu integrieren.
  • Kundenspezifische LIMS-Lösungen (Individualsoftware): Falls Sie frustriert zu dem Ergebnis kommen, dass kein LIMS so richtig zu Ihrem Labor passen will, müssen Sie nicht verzweifelt aufgeben. Denn dann können Sie dank modernen Software-Technologien, wie .NET und Python, Ihr eigenes LIMS einfach von einem Dienstleister für professionelle Softwareentwicklung Schritt für Schritt umsetzen lassen. Und keine Sorge: professionelle Entwickler bringen häufig auch das nötige Wissen mit, um sich schnell in Ihre Prozesse hineinzudenken und ohne epische Lastenhefte zu starten.

Diese 10 Funktionen sollte jedes LIMS mitbringen

Vom Probenmanagement bis zur Datenarchivierung

Egal, für welche Lösung Sie sich entscheiden. Am Ende tauchen bestimmte Module immer wieder auf, die in keinem LIMS fehlen dürfen:

  • Probenmanagement: Nie mehr Zeit verschwenden und den Überblick verlieren dank Erfassung, Akzessionierung und Nachverfolgung aller Proben vom Probeneingang bis zum Versand.
  • Bestandsverwaltung: Kein Risiko durch falsch gelagerte oder abgelaufene Artikel. Denn mit einer Bestandsverwaltung haben Sie im Blick, wo und wie lange Ihre Artikel lagern und wann nachbestellt werden muss.
  • Gerätemanagement: Halten Sie mit einem Gerätemanagement Ihre Prozesse stabil, indem Sie den Status Ihrer Geräte, z.B. mit Qualitätsregelkarten, im Auge behalten und diese regelmäßig warten.
  • Integration und Konnektivität: Kein LIMS ist allein auf dieser Welt. Deshalb ist es wichtig, dass Ihr LIMS zum einen offene Schnittstellen, z.B. sog. REST-APIs, bereitstellt und zum anderen auch Schnittstellen, z.B. von SAP-ERP, CDS (Chromatography Data System), MES oder CRM, konsumieren kann.
  • Laborautomatisierung: Mit Software-Lösungen für die Laborautomatisierung können Sie die Probenvorbereitung, Ergebniserfassung und Aufbereitung automatisieren. Dies erfolgt in der Regel ebenfalls über Schnittstellen, wie z.B. REST-APIs, OPC-UA oder Modbus.
  • Laborverwaltung: Manchmal hilft ein Blick von oben, um Probleme zu managen. Hierzu bietet die Laborverwaltung u.a. Kennzahlen zu Durchlaufzeiten, Probenstatus, Ressourcenbereitstellung und Teamkapazitäten.
  • Berichterstellung und Datenanalyse: Um von historischen Daten zu profitieren, können Sie mit einer Datenanalysefunktion diese umfassend durchsuchen, filtern, kombinieren und visualisieren. Bei sehr anspruchsvollen Auswertungen kommen häufig auch dedizierte ELN-Lösungen wie das Python-basierte Jupyter zum Einsatz.
  • Datenarchivierung: Bevor man überhaupt irgendwas mit Daten anfangen möchte, müssen diese natürlich in einer entsprechenden Datenbank gespeichert werden. Und was nicht mehr benötigt wird, kann auch gerne für spätere Analysen in einem Data Lake in der Cloud archiviert werden.
  • Konformität: Labore unterliegen häufig strengen gesetzlichen Regelungen und Normen wie GLP, GMP, GAMP oder dem 21 CFR Part 11. Da macht es Sinn, dass eine Software-Lösung Datenzugriff und -integrität nach den entsprechenden Vorgaben sicherstellt, damit niemand beim nächsten Audit Schweißperlen auf der Stirn bekommt.
  • Dashboards und Datenvisualisierung: Ein bisschen „Lipstick on the Pig“ darf auch beim LIMS nicht fehlen. Und natürlich sind Dashboards eine super Lösung, um sich schnell mit Hilfe hochverdichteter Daten einen Überblick über seine Laborprozesse zu verschaffen.

LIMS Backstage

Mit 9 Hauptkomponenten zum Labor 4.0-tauglichen LIMS

Damit ein LIMS überhaupt so viele Aufgaben erledigen kann, braucht es einiges an Softwarekomponenten, die miteinander verheiratet werden müssen. Dabei kann es natürlich nicht schaden, jenseits der bekannten LIMS-Pfade auch mal einen Blick in das Labor der Zukunft zu wagen und sich mit neuen Software-Lösungen vertraut zu machen:

  • Datenbanken: Ob Proben, Prüfmittel, Prüfpläne, Analyseberichte, QC-Vorgaben, Reagenzien, Artikel, Kunden, Gerätestammdaten … einfach alles landet in einem LIMS irgendwann in einer – vornehmlich relationalen – Datenbank, um z.B. mit einer Abfragesprache ausgewertet zu werden. In LIMS kommen typischerweise Produkte wie der Microsoft SQL-Server zum Einsatz. Aber auch Exoten, wie z.B. ZODB, bekannt vom LIMS Senaite, haben ihre Berechtigung.
  • Web Apps: Auch wenn sich alles um Daten dreht, ohne ein vernünftiges Frontend, mit dem auch weniger IT-affine Mitarbeiter arbeiten können, ist ein LIMS zum Scheitern verurteilt. Deshalb gibt’s auch sogenannte Frameworks wie ASP.NET, mit denen sich leicht Webanwendungen für Endanwender entwickeln lassen.
  • Web APIs: Web-APIs sind für Ihre Labordaten das Tor zur Außenwelt. Über sogenannte REST- oder Web-Services können andere Software-Lösungen, wie z.B. SAP-ERP oder MES, auf das LIMS zugreifen, um z.B. Auftrags-, Rechnungs- und QC-Daten wiederum in Ihre Prozesse, beispielsweise in eine Warenausgangsprüfung, zu integrieren.
  • Identity Layer: In einem LIMS lagern teilweise sensible Daten. Und was man schon als Kind gelernt hat, gilt auch im LIMS: Mit Fremden soll man nicht reden. Ein Identity Layer, z.B. in Form eines sogenannten Identity Providers, kümmert sich um die Authentifizierung der Anwender und deren Rollenzuweisung. Ein typischer Vertreter ist das Active Directory von Microsoft.
  • Integration Services: Was wäre ein LIMS, ohne die Möglichkeit auch seinerseits auf Daten aus dem SAP-ERP oder einem MES aus der Produktion zuzugreifen? Damit das auch klappt, gibt es Software-Lösungen, die z.B. als .NET-basierte Windows-Dienste oder einfache Klassenbibliotheken Ihre Aufgaben erledigen und z.B. via RFC oder OData auf ein SAP-ERP zugreifen, um z.B. Auftragsdaten Ihrer Proben abzurufen.
  • Device Connectivity Services: Für den Zugriff auf Ihre Laborinstrumente, wie z.B. Chromatographie-Systeme, Spektrometer, Zellzähler oder andere Labormaschinen, gilt das gleiche wie für SAP-ERP, MES und Co. – halt nur mit anderen Protokollen, wie z.B. OPC-UA, ADS von Beckhoff oder dem S7-Protokoll von Siemens, die u.a. auch in der Produktion bzw. Automatisierung zum Einsatz kommen.
  • Barcode-Lösungen: Wer nicht tippen will, muss scannen. Und dafür braucht es das richtige Gespann aus Barcode-Designer, Etikettendrucker und natürlich einem Scanner mit der passenden Software-Lösung, z.B. mit .NET MAUI oder Blazor, um Ihre Proben zu registrieren und nachverfolgen zu können. Alles zusammen ergibt dann eine Barcode-Lösung.
  • Business Intelligence: Um Dashboards, Datenvisualisierungen und Ergebnisberichte auch für andere Abteilungen oder sogar dem Kunden flexibel bereitzustellen, braucht es Werkzeuge, mit denen auch Laborleiter und Laboranten schnelle Ergebnisse via Konfiguration und ein bisschen SQL liefern können, auch wenn der Entwickler gerade in Ecuador Urlaub macht. Zu den typischen BI-Werkzeugen gehören Microsoft Power BI – eher was für Dashboards – und Microsoft SQL Server Reporting Services – eher was für die tägliche Berichterstattung und Routine-Analysen.
  • Data Lake: Ob im Forschungs-, Betriebs- oder Auftragslabor: Daten sind der Treiber für neue Erkenntnisse und beschleunigen dadurch auch die Produkt- und Prozessentwicklung. Und: Es werden immer mehr – Big Data eben. Deshalb gibt’s auch den Data Lake, den Sie für die Archivierung Ihrer Daten wie eine gigantische Dropbox nutzen können, um vor allem historische Rohdaten, z.B. in Form von HDF5-, ASDF (Advanced Scientific Data Format) – oder Parquet-Dateien, nicht nur abspeichern, sondern auch bequem mit SQL-ähnlichen Abfragesprachen wieder herauslocken können.

Was kann an Labordigitalisierung schon schwer sein?

LIMS sind halt keine Selbstläufer

Und? Haben Sie schon wochenlang nach LIMS gegoogelt, um festzustellen, dass kein Hersteller sich so recht für Ihre Laborprozesse begeistern kann? Oder haben Sie ein geeignetes LIMS gefunden, vielleicht sogar eine Open Source-Lösung, aber stellen fest: So ganz einfach ist das mit dem Hosting, dem Betrieb und dem Customizing doch nicht? Und dabei hat der Digitalisierungsspaß wahrscheinlich noch gar nicht angefangen. Was ist mit der Anbindung Ihres ERP-Systems? Wie können bestehende Daten migriert werden? Viel zu viel IT-Kram, der bestenfalls in digitalen Selbstverwirklichungsorgien Ihrer Fachkräfte ausartet – Python-Programmierung ist aber auch spannend!

Man muss nicht alles selber machen

Drei einfache Wege, um mit Ihrem LIMS noch heute zu starten

Ich schlage Ihnen was vor: Sie kennen als Laborleiter Ihr Labor doch wie Ihre Westentasche und wir haben eben Ahnung von Softwareentwicklung. Da sollte sich doch was machen lassen:

  • Warum nicht einfach einen kostenlosen Beratungstermin ausmachen? Und ich meine nicht so eine Bla-Bla-Veranstaltung, bei der mehr Fragen als Antworten herauskommen, sondern ein konkreter Grobfahrplan, wie Sie zu Ihrem LIMS kommen.
  • Für Sie steht fest: Es muss ein LIMS sein, fragt sich nur welches und außerdem brauchen Sie für den anstehenden Budget-Freigabeprozess mehr Informationen als nur eine Webseite und eine PowerPoint-Präsentation. Für diesen Fall können wir gerne einen individuellen Workshop zum Thema anbieten, damit Sie noch tiefer in alle technischen Fragen und Umsetzungsmöglichkeiten Ihres zukünftigen LIMS eintauchen können.
  • Gequatscht wurde schon genug? Das hören wir doch gerne! Werfen wir doch gemeinsam einen Blick auf die Anforderungen Ihres zukünftigen LIMS und überlegen uns, wie wir Ihr LIMS in einem Softwareentwicklungsprojekt umsetzen können. Startpunkt? In zwei Wochen – spätestens! Kurz und schmerzlos.

Also: Es gibt keine Ausreden mehr. Fangen wir mit der Labordigitalisierung an!

Noch nicht genug von LIMS?

Alle Quellen zum Nachlesen

  • Wikipedia, was sonst
  • Auf der Suche nach einem LIMS für Bio-Analytics? Dann werfen Sie einen Blick auf openBIS.
  • Auf der Suche nach einem LIMS für den Einstieg, dass wir leicht anpassen können? Dann ist vielleicht Senaite, das Richtige für Sie.
  • Ein schönes Video für den LIMS-Einstieg
  • Wie ein LIMS als vernetzte Software-Lösung arbeitet, erfahren Sie hier.

Wow, dieser Beitrag über LIMS ist echt gut!

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