Ein Labor als schlüsselfertiges Projekt (Turnkey-Projekt)

LABORPLANUNG Planung Ihres Labors
CONSULTING Beratung und Begleitung bei der Realisierung von Labor-Projekten
TECHNOLOGIE Know How für Analytik und Prozess

Übersicht über ein Turnkey Labor-Projekt

Unter einem Labor-Projekt verstehen wir ein schlüsselfertiges Labor angefangen von der Analytik bis hin zum Labor-Gebäude, den Arbeitsprozessen, Labor-Organisation, Regeln und Normen.

THIEMT plant und realisiert schlüsselfertige Labor-Projekte – große und kleine.

Ein Labor-Projekt besteht im Wesentlichen aus 6 Bereichen:

Der analytische Prozess

Die Analytik als Kernfunktion des Labors kann man nach folgenden Kriterien einteilen.

Nach der Aufgabe:

  • Qualitätssicherung: Kontrolle von Roh-, Hilfs-, Zwischen- oder End-Produkten
  • Forschende Analytik: als Grundlagenforschung oder Zweckforschung

Selbstverständlich gibt es Laboratorien und Aufgaben, die sich nicht vollständig einer der beiden Hauptbereiche zuordnen lassen und eher dazwischen oder daneben stehen. Beispiele hierfür sind Laboratorien für die Produktentwicklung oder Laboratorien investigativer Art wie ein staatliches Untersuchungsamt oder ein Forensik-Labor, welches kriminellen Handlungen nachgeht. Bei der forschenden Analytik wird mit der Grundlagenforschung versucht, das wissenschaftliche Verständnis zu erweitern; die Zweckforschung dient in erster Linie dazu, technische Weiterentwicklung zu betreiben und die Ergebnisse daraus industriell zu verwerten.

Nach der Untersuchungs-Methode:

  • Physikalische Methoden
  • Chemische Methoden
  • Biologische Methoden

Aus diesen drei Basis-Methoden lassen sich alle weiteren Fachdisziplinen wie beispielsweise die Medizin, Virologie, Pharmazie, physikalische Produktkontrolle usw. ableiten.

Nach dem Einsatz oder der Fachdisziplin:

  • Molekularbiologisches Forschungslabor
  • Petro-Labor für die Qualitätssicherung
  • Chemisch-physikalisches Labor für die Produktionskontrolle von Stahl
  • Biologisch und chemisch-physikalisches Qualitätssicherungslabor für Lebensmittel und Getränke
  • Chemische-biologische Veterinäruntersuchungsämter
  • Medizinisches Labor in Krankenhaus oder Forschung
  • Nanotechnologisches Forschungslabor

Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr vielfältig, die Auflistung ist natürlich unvollständig und soll nur dem Beispiel dienen.

Für die Durchführung von Labor-Projekten müssen Parameter und die Analysenschritte erfasst werden. Ebenso die Quantität und Qualität der Analysen. Hieraus lässt sich ableiten, welche gerätetechnische Ausstattung notwendig ist sowie welche Anforderungen an das Labor im Ganzen sowie an das Labor-Team gestellt werden.

In unserem Team arbeiten wir mit Wissenschaftlern und Fach-Experten zusammen und sind damit in der Lage, Ihnen die nötige Expertise für Ihr Labor zu bieten. Wir erstellen Konzepte für die Qualitätssicherung oder Forschung, arbeiten Projekt-Studien aus oder überprüfen mit Machbarkeits-Studien Realisierungsmöglichkeiten.
Finden Sie hier einige Referenzbeispiele.

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Die gerätetechnische Ausstattung

Unter der gerätetechnischen Ausstattung verstehen wir alle Geräte im Labor, die dafür nötig sind, die Analytik durchzuführen. Letztlich gehören selbstverständlich auch die Hilfs- und Verbrauchsmaterialien dazu.

Bei der Zusammenstellung der gerätetechnischen Ausstattung sind u.a. folgende Auswahl-Kriterien in Betracht zu ziehen:

  • welches Analysenverfahren wird durchgeführt
  • welche Ergebnisqualität möchte ich erreichen
  • wie viele Analysen kann man pro Zeiteinheit durchführen
  • ist das Analysensystem automatisiert oder automatisierbar
  • Kompatibilität zu anderen Systemen oder zur Datenerfassung (LIMS)
  • welche Anforderungen stellt das Gerät an das Personal
  • welche Anforderungen stellt das Gerät an das Labor (Medien, Einrichtung, TGA etc.)
  • wie hoch sind die Anschaffungskosten
  • Analysenkosten: was kostet eine Analyse (als Voll-, Teil-, Grenzwert-Betrachtung)
  • gibt es im Labor oder in der Unternehmensgruppe einen Geräte- oder Hersteller-Standard
  • hat der Gerätehersteller einen guten Service vor Ort

Darüberhinaus sind natürlich strategische Überlegungen – wie sieht mein Labor in der Zukunft aus? – in Betracht zu ziehen.

Teil unserer Laborplanung oder einer Projektstudie kann es auch sein, Empfehlungen zur Geräteauswahl und ggfs. Ausschreibungsunterlagen zu erstellen. Je nachdem können wir das weitere Verfahren dann als Consultant oder als ausführendes Unternehmen begleiten.

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Laboreinrichtung und Medienversorgung

Die Laborgeräte und die Durchführung der Analysen benötigt in den meisten Fällen einen individualisierten Arbeitsplatz: so sind die Anforderungen an den Arbeitsplatz für die manuelle Titration anders als die, die ein AAS, ein Gas-Chromatograph oder ein Mikrobiologischer Arbeitsplatz hat.

Beispiele für die Kriterien der Laborplanung für den Arbeitsplatz:

  • Platzbedarf für das Gerät und deren Bedienung
  • Probenvorbereitung bzw. benötigte Peripheriegeräte
  • Medienver- und entsorgung (Energien, Gase, Wasser, Müll etc.)
  • Materialbeschaffenheit des Arbeitsplatzes
  • Aspekte in Bezug auf die Arbeitssicherheit (Abzug, Explosionsschutz, mikrobiologischer Schutz etc.)
  • Aspekte in Bezug auf die Arbeits-Umgebung (Temperatur, Ventilation, Reinheit etc.)
  • Ergebnisauswertung und administrative Bedürfnisse an den Arbeitsplatzes

Neben der singulären Betrachtung des Arbeitsplatzes sind auch die Arbeitsprozesse und die Labor-Organisation in die Überlegung der Laborplanung zu ziehen.

Beispiele für die Kriterien der Raumplanung des Labors:

  • Raumeinteilung nach Untersuchungs-Methoden, Prozessschritten oder Proben
  • Büros und Sozialräume, Ver-/Entsorgungsräume (Medien, Verbrauchsmaterialien, Müll etc.)

Natürlich ist auch bei der Laborplanung die strategische Ausrichtung des Labors in Betracht zu ziehen: Erweiterung, Flexibilität der Arbeitsplätze und Räumlichkeiten beispielsweise.

Labore sind also eigentlich immer maßgeschneidert und jeder Arbeitsplatz individualisiert.

Die Laborplanung ist in der Ganzheitlichkeit durchzuführen: die Analyse, der Arbeitsprozess sowie interne und externe Bedürfnisse, Regeln, Normen und Gesetze.

Wir führen Planungen für die Laboreinrichtung unabhängig und selbständig mit unserem Team im Dialog zwischen Laboranten, Anwendungs-Experten und Ingenieuren aus.

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Die technische Gebäudeausrüstung (TGA)

Die technische Gebäudeausrüstung umfasst die gesamte technische Einrichtung, die für die inneren Betriebsabläufe und für das Betreiben eines Gebäudes notwendig sind.

So stellt die Durchführung der Analytik spezifische Bedingungen an die Räumlichkeiten – man muß also der Analytik eine abgestimmte Umgebung in Bezug auf Medien (Elektro, Gase etc.), Klima und Ventilation bereitstellen sowie mit Sicherheitseinrichtungen (Gas-Detektion etc.) versehen. Neben der Betrachtung von Gesetzen und Regeln ist die technische Gebäudeausrüstung demnach individualisiert auf die analytischen Prozesse und das Labor zu erstellen..

Die technische Gebäudeausrüstung umfasst folgende Bereiche:

  • Lüftungs- und Klimatechnik
  • Heizungs- und Kältetechnik
  • Elektrotechnik
  • Sanitärtechnik
  • Medienver-/entsorgung
  • Informationstechnik und Gebäudeautomation
  • Brandschutz und Sicherheitseinrichtungen

Ein wichtiger Punkt im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung ist beispielsweise die Lüftungs- und Klimatechnik: welche Wärmeentwicklung (Wärmelast) findet durch den betrieblichen Ablauf durch Analysengeräte und Personal statt, wie ist diese abzuführen und welcher Raumluftwechsel soll stattfinden – jedes Labor hat seine individuellen Ansprüche. Auch der Einsatz von Digestorien (Laborabzug) ist in die Raumluftsteuerung zu integrieren, da sich beim Öffnen des Frontschiebers die Bilanz von Zu- und Abluft entscheidend verändert. Des Weiteren ist zu klären, ob eine lokale oder zentrale Medienversorgung stattfindet; welches Wasser wird wo in welcher Qualität benötigt; wie ist das Brandschutzkonzept und andere Sicherheitseinrichtungen zu realisieren. Dies sind nur einige der Fragen, die in der Gesamtheit des Labors zu bewerten und auszuführen sind.

Wir haben eine Kooperation mit einem Labor-erfahrenen TGA-Fachplaner geschlossen – so lässt sich gemeinsam ein homogenes Labor-Projekt planen und realisieren.

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Die Labor-Gebäude

Das Labor-Gebäude vereint die einzelnen Funktionsbereiche eines Labors und solcher, die für den Betrieb des Labors notwendig sind. Das eigentliche Labor und die darin ausgeführte Analytik steht im Zentrum der gesamten Raum- und Gebäudeplanung. Laboranten, Labor-Fachplaner und Architekten mit Unterstützung der TGA-Fachplaner haben integriert eine Konzeption zu entwerfen, die allen Bedürfnissen genügt.

Die Funktionsbereiche eines Labor-Gebäudes sind:

  • Laborräume mit deren Analytik
  • Auswerte- und Büroräume, welche in direktem Zusammenhang mit der Analytik stehen
  • Serviceflächen (Spülbereiche, Lagerflächen etc.)
  • Administrative und Kommunikations-Bereiche (Büros, Besprechungsräume, Kantine etc.)
  • Infrastrukturbereiche
  • Technikbereiche (Energieversorgung, Wasseraufbereitung, Müllentsorgung etc.)

Bei dem Entwurf der Gebäudekonzeption ist neben den internen Anforderungen (Analytik und Prozessabläufe) auch den externen Bedürfnissen zu entsprechen.

Externe Anforderungen an das Labor:

  • Örtlichkeit und Klima
  • Gesetze und Verordnungen der Genehmigungsbehörden
  • Grundstück mit Nutzungsmöglichkeiten und Erschließung
  • Gebäude (Design, Tragwerk, Technik)

Neben den internen und externen Rahmenbedingungen stehen die Fragen nach Investment (Baukosten, Grundstück, Erschließung etc.), Betriebskosten und Nachhaltigkeit des Gebäudeentwurfs im Fokus. Unter der Nachhaltigkeit im Rahmen eines Gebäudes versteht man den Ressourceneinsatz beim Bau sowie den Ressourcenverbrauch bei der Nutzung und den Gebäude-Lebenszyklus; weiterhin die Auswirkungen auf Menschen (Gesundheit) und Umwelt. Diese Gesamt-Betrachtung wird auch als Ökobilanz oder Life Cycle Assessment bezeichnet.

Wir sind neben der Kooperation mit einem TGA-Fachplaner auch eine Kooperation mit einem Labor-erfahrenen Architekten eingegangen. In dieser Labor-erfahrenen Gemeinschaft sind wir in der Lage, Ihnen ein optimales, homogenes und vollständiges Labor-Projekt zu planen und zu realisieren. Finden Sie hier einige Referenzbeispiele.

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Die Labor-Organisation und die begleitenden Arbeitsprozesse

Unter der Labor-Organisation verstehen wir alle regulativen, administrativen und organisatorischen Arbeitsschritte, Vorgaben und Rahmenbedingungen, die ein sicheres, zielgerichtetes, wertschöpfendes und effektives Arbeiten im Labor und im gesamten Laborgebäude ermöglichen.

Vereinfacht ausgedrückt dient die Labor-Organisation der Durchführung der Kernaufgabe: der Analytik im Rahmen der Qualitätssicherung oder der Forschung. Um dies effizient und sicher durchführen zu können, bedarf es einer vollständigen Labor-Organisation. Im fast unendlichen Wust aus Laborordnungen, Vorgaben und Organisationsformen kann man die Labor-Organisation in folgende vier Punkte zusammenfassen:

  • Arbeits-Organisation: wie führe ich meine Arbeit aus
  • Sicherheit: wie kann ich dafür sorgen, dass das Labor sicher für Mensch und Umwelt ist
  • Controlling: wie sorge ich für klaren Überblick der Tätigkeiten aus organisatorischer, technischer und betriebswirtschaftlicher Sicht
  • Vorschriften und Regelwerke: welche gesetzlichen Regeln und sonstige Normen sind einzuhalten

Die einzelnen Vorgaben und Tätigkeiten in der Labor-Organisation dienen meist übergreifend den zuvor genannten vier Punkten.

In der Arbeits-Organisation wird beispielsweise festgelegt, wie eine Analyse auszuführen ist, wie ist der Probendurchlauf, welche Maßnahmen sind einzuleiten, wenn dieses oder jenes Ereignis eintrifft, wie habe ich die Arbeit und Ergebnisse daraus zu dokumentieren (LIMS und andere), wie sind welche Einrichtungen und Geräte zu nutzen, welche Wartungspläne sind einzuhalten, wer ist wofür verantwortlich. Dies sind nur einige wenige Punkte aus dem Bereich der Arbeits-Organisation. Teile der Arbeiten werden auch in der ‚Guten Laborpraxis’ (GLP) aufgeführt bzw. sind darin zu dokumentieren. Unter der ‚Guten Laborpaxis’ (im Englischen Good Laboratory Practise), welche national und international angewandt wird und teilweise gegenseitig anerkannt wird, ist letztlich ein Qualitätssicherungssystem gemeint. Eine entsprechende GLP-Bescheinigung kann beantragt werden, welche man nach erfolgreicher Prüfung erhält.

Gleichfalls sollten die gesamten betrieblichen Abläufe in einem Qualitätsmanagementsystem organisiert und dokumentiert sein. Ist man in der Forschung tätig, ist die Akkreditierung nach DIN 17025 zwingend, da die Ergebnisse sonst nicht mehr anerkannt werden. In der DIN 17025 werden die allgemeinen Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien aufgeführt. Übergreifend wird im Qualitätsmanagementsystem nach DIN ISO 9001 der gesamte (unternehmerische) Prozessablauf beschrieben und mit der Akkreditierung belegt, dass dieser gewissen Normen entspricht.

Die Sicherheit ist ein Kernelement im Labor und Unternehmen. Fragen und Anweisungen oder Vorgaben nach Arbeitsschutzaspekten, Gefahrenquellen und Gefahrenstoffen, Feuerschutz und vielen anderen Punkten werden häufig auch unter den HSE- bzw. HSSE-Dokumenten in innerbetrieblichen Vorschriften zusammengefasst. Dabei steht HSSE für ‚Health, Safety, Security and Enviromental’. Es legt fest, welche Rahmenbedingungen und Standards gelten und auszuführen sind.

Des Weiteren muss die Labororganisation dafür sorgen, dass Vorschriften und Regelwerke einzuhalten sind. Die Regeln für die Laborplanung, für Laborgeräte und Einrichtungen und das Betreiben eines Labors unterscheidet man in drei Gruppen:

  • staatliche Regelwerke: dies sind Gesetze, Verordnungen und technische Regeln
  • unterstaatliche Regelungen: dies sind beispielsweise Regelwerke von Versicherungen und Berufsgenossenschaften
  • Normen: Empfehlungen von Institutionen, die im Konsens geschaffen wurden, um Arbeitsprozesse und Ergebnisse gegenseitig (national und/oder international) anzuerkennen

Die Labor-Organisation ist ein extrem komplexes Thema, welches in die Laborplanung und den Aufbau eines Labors einfließen muss, um als spätere Basis dieser dienen zu können.

Wir unterstützen Sie mit Fach-Experten im Sinne einer ganzheitlichen Lösung.

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