近年來，實(shí)驗(yàn)室的自動化與數(shù)智化升級轉(zhuǎn)型在分析測試、藥物研發(fā)、臨床檢驗(yàn)以及基因組學(xué)解決方案等領(lǐng)域中發(fā)展迅速，勢如破竹，并且正在不斷擴(kuò)展到新的應(yīng)用場景，比如生命科學(xué)研究、合成生物學(xué)以及分子診斷等，為各個(gè)領(lǐng)域注入了強(qiáng)勁的動力。然而，在“熱潮”之下，我們的實(shí)驗(yàn)室究竟需要怎樣的智能？這無疑是每一位運(yùn)營者都無法回避的話題。
 
日前，在剛剛閉幕的第十二屆慕尼黑上海分析生化展上，安捷倫科技以“數(shù)智實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建”為主題召開了圓桌討論，邀請SGS通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司中國區(qū)分析化學(xué)部高級總監(jiān)劉付芳、浙江省食品藥品檢驗(yàn)研究院信息與科普中心主任周霖代表兩家重要用戶，與安捷倫全球?qū)嶒?yàn)室生產(chǎn)力創(chuàng)新中心助理副總裁Shawn Anderson、安捷倫全球軟件本地化中心負(fù)責(zé)人/中國實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)力創(chuàng)新中心經(jīng)理葛奇，以及安捷倫大中華區(qū)實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理郭亮一同，圍繞行業(yè)用戶對智能實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)想與建設(shè)現(xiàn)狀，展開了深入的探討，并分享了各自對于未來先進(jìn)設(shè)備和方案的設(shè)想與期待。
 
趨勢與建議
據(jù)介紹，歐美當(dāng)前的自動化實(shí)驗(yàn)室增長速率約為6~8%，而中國則達(dá)到了10~12%，在未來的十年中還將加速增長。自動化所帶來的通量提升和成本縮減等優(yōu)勢相當(dāng)可觀，但為了保證可靠性、兼容性以及面向未來的靈活性，在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室時(shí)也應(yīng)遵循一些基本的原則。Shawn Anderson先生列舉了其中非常重要的幾條，包括盡量選用成熟軟件供應(yīng)商而非自行定制軟件以避免未來面臨迭代和兼容性問題；盡量選用更新的設(shè)備以獲得技術(shù)優(yōu)勢并保證未來的可升級空間；設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮人員、設(shè)備、機(jī)械臂等的協(xié)同；確保數(shù)據(jù)能夠順暢地流動。“在上自動化之前必須先想清楚為什么要上自動化？是因?yàn)槲ｋU(xiǎn)有害的環(huán)境，工作重復(fù)性高，還是步驟容易出錯(cuò)？技術(shù)一直在不斷迭代，例如十年前我們在說VR，五年前在聊“云”，而現(xiàn)在則在探索自動化和AI。但所謂的機(jī)遇并非隨大流的跟風(fēng)，而是要根據(jù)實(shí)際情況梳理出真正的需求，看清哪些可以上，哪些不必上。” Shawn Anderson先生解釋說。
   
從需求出發(fā)
眾所周知，自動化的主要功能在于替代重復(fù)性較高的手動操作，這一點(diǎn)在高通量的工作流程中尤為突出。SGS是國際公認(rèn)的測試、檢驗(yàn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，被譽(yù)為可持續(xù)發(fā)展、質(zhì)量和誠信的基準(zhǔn)。發(fā)展至今，業(yè)務(wù)包含互聯(lián)與產(chǎn)品、工業(yè)與環(huán)境、營養(yǎng)與健康、自然資源、管理與保證、可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字化技術(shù)與創(chuàng)新七大戰(zhàn)略版圖。SGS擁有99,600多名專業(yè)員工，分布在2,600多個(gè)分支機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室組成的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，致力于幫助全球客戶獲得商業(yè)成功和可持續(xù)發(fā)展。劉付芳女士來自于SGS通標(biāo)中國化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在該領(lǐng)域擁有超過30年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，一直在從事中心化的平臺運(yùn)營管理。目前公司在全國已有12個(gè)中心化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，提供和消費(fèi)品、農(nóng)產(chǎn)食品以及環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)的化學(xué)分析測試服務(wù)。對于每天動輒數(shù)百甚至幾千個(gè)樣品量，上萬個(gè)測試項(xiàng)目來說，自動化不僅能夠大幅提高通量，而且能夠提升運(yùn)營質(zhì)量。數(shù)字化系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，也能夠更好地解決數(shù)據(jù)采集、處理和樣品、儀器及檢測過程管理等問題。然而另一方面，TIC行業(yè)在實(shí)驗(yàn)室層面上其實(shí)是非常分散的。規(guī)模大的實(shí)驗(yàn)室可能有數(shù)百人，規(guī)模小的則可能僅有十幾人。不同規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室，在自動化、數(shù)智化上的需求也是不同的。在過去的十余年中，SGS一直在探索、嘗試各種自動化和智能化的工具，旨在提升實(shí)驗(yàn)室的通量，改善數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
 
相較于SGS，周霖先生所在的浙江省食品藥品檢驗(yàn)研究院則面臨著另一種通量問題。20多年來，周霖先生一直從事實(shí)驗(yàn)室信息化工作，見證了實(shí)驗(yàn)室的LIMS時(shí)代和LIMS 2.0升級。作為浙江省的政府實(shí)驗(yàn)室，該單位目前有實(shí)驗(yàn)室工作人員300余位，涉及的領(lǐng)域包括藥品、化妝品、食品、藥品包裝材料，以及GLP實(shí)驗(yàn)室等。從單位屬性和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的角度出發(fā)，周主任分享了其實(shí)驗(yàn)室在自動化和數(shù)字化構(gòu)建中所面臨的痛點(diǎn)——低通量。“在藥品檢驗(yàn)行業(yè)中，數(shù)字化的推進(jìn)相對來說比較困難。其核心的邏輯在于，我們很難找到低通量的解決方案。如何快速、有效地引入自動化，減少這類應(yīng)用中的工作量，從某些方面來說，可能是未來自動化的發(fā)展方向之一。而我們正在做的，是去識別現(xiàn)有工作當(dāng)中哪些是可以細(xì)化的，我們要在這些通量相對不高的工作當(dāng)中，找出重復(fù)性相對較高的工作，再通過自動化的手段去替代。”周主任解釋說。
 
對此，郭亮先生也頗有感觸：“談到自動化，我們討論的都是所謂的高通量，那一定是比較大的公司才要做自動化嗎？其實(shí)并不是，小公司也一樣有自動化的需求。但是，在縮小的環(huán)境里面就會遇到一個(gè)問題，就是通量不到的情況下，做自動化的意義何在？所以我的體會是需要更加智能的下一代，將AI技術(shù)結(jié)合到機(jī)器人中來實(shí)現(xiàn)未來不同場景下的靈活應(yīng)用。”歸根結(jié)底，最重要的還是梳理出用戶真正的需求，可能是某個(gè)環(huán)節(jié)上的痛點(diǎn)，或者是整個(gè)流程中的瓶頸和短板。
 
安捷倫生態(tài)
近幾年來，眾多實(shí)驗(yàn)室紛紛開始推動轉(zhuǎn)型升級，遵循著一貫的以客戶為中心的原則，安捷倫為此開發(fā)了豐富的解決方案，比如基于網(wǎng)絡(luò)化的色譜質(zhì)譜平臺和整個(gè)實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)對設(shè)備和數(shù)據(jù)的集中管理。同時(shí)針對不同的場景，安捷倫也與不同的自動化供應(yīng)商合作，給出了差異化的解決方案。除此之外，安捷倫也在通過合作和收購等方式，探索基于AI的全新領(lǐng)域。
 
葛奇先生補(bǔ)充說：“2022年，安捷倫在中國成立了一個(gè)新的部門，叫中國實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)力創(chuàng)新中心。在過去的近三年里，我們已經(jīng)發(fā)布了七款專門針對中國客戶量身打造的智能軟件產(chǎn)品，幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的自動判讀和結(jié)果優(yōu)化，提高分析效率。我們也在和各行業(yè)的合作伙伴一起探索，到底怎么樣才能更好地接入，讓自動化順利落地？目前，我們提供的方案就是構(gòu)建一個(gè)全新的自動化控制中間層來提供一站式的對接方案。”同時(shí)，安捷倫的Allotrope ASM也是這樣的嘗試，作為制藥行業(yè)和儀器廠商聯(lián)合定制標(biāo)準(zhǔn)的簡化模式，它不需要第三方軟件，也不挑品牌，用戶可以直接訪問，數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)入其他設(shè)備中直接使用。
   
數(shù)據(jù)為王
無論在哪個(gè)領(lǐng)域，分析測試最終都會聚焦到數(shù)據(jù)。對于實(shí)驗(yàn)室自動化來說，樣品通量大幅提升之后所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，必然會帶來巨大的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。未來的軟件不僅需要提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理能力，還要盡可能地幫助用戶完成所需的計(jì)算和分析，這也是智能化的重要發(fā)展方向。另一方面，各儀器模塊的運(yùn)行狀態(tài)管理以及深層數(shù)據(jù)的挖掘和開放也將成為用戶關(guān)注的重點(diǎn)。而在這方面，安捷倫已經(jīng)做出了多種嘗試并取得了一定的成果。“我們提供了很多BigData，包括所有的檢測程序，第二個(gè)維度是所有人員的操作動作、習(xí)慣，第三個(gè)維度是報(bào)告上的所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，第四個(gè)維度是氣相、液相所有的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還有第五、第六個(gè)維度。實(shí)際上，用戶需要的是把這些融入到自己的物聯(lián)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)中去，這是安捷倫聽到的聲音，而且不是on the way，而是已經(jīng)有這樣的方案了。”郭亮先生補(bǔ)充道。
 
貼近用戶，解決復(fù)雜挑戰(zhàn)
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，智能化、數(shù)字化系統(tǒng)的落地其實(shí)會面臨更多更為復(fù)雜的情況，比如實(shí)驗(yàn)室的升級，會涉及到老舊的設(shè)備或工作流程�；蛘�，在制藥等強(qiáng)監(jiān)管領(lǐng)域中，嚴(yán)格的合規(guī)性要求也極具挑戰(zhàn)性。面對這些挑戰(zhàn)，安捷倫團(tuán)隊(duì)也將與用戶及第三方供應(yīng)商深入溝通，緊密協(xié)作，共同梳理出真實(shí)的用戶需求，并努力將其實(shí)現(xiàn)。