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Der Weg zum „Digitalen Labor“

Innovative Bildverarbeitungs-Lösungen
Der Weg zum „Digitalen Labor“

Die digitale Bildverarbeitung hält unaufhaltsam Einzug in immer mehr Bereiche der Industrie, Naturwissenschaften sowie in chemische, physikalische, biomedizinische, kriminalistische und andere Labore. In diesem Beitrag sollen moderne Software-Applikationen beschrieben werden, die bspw. unter Verwendung von Netzwerk- und Internet-Technologien völlig neue Möglichkeiten schaffen, den Weg zum vielbeschriebenen „Digitalen Labor“ zu realisieren. Individualisierbare Standardprogramme sind die Voraussetzung für einfach bedienbare und trotzdem voll integrationsfähige Systeme.

Holger Dietz Industriefachwirt Vertriebs- und Marketing-Leiter dhs Dietermann & Heuser Solution, Greifenstein-Beilstein

Bis zur Marktverfügbarkeit heute bekannter Digitalkameras gab es in der Bildverarbeitung eine lange Entwicklung, beginnend bei der klassischen nasschemischen Fotografie. Diese wies naturgemäß einige Sachzwänge auf, die aus heutiger Sicht als klare Anwendernachteile zu betrachten sind: keine sofortige Erfolgskontrolle (fehlendes Livebild), lange Durchlaufzeiten, hohe Kosten, schlechte Kommunizier- und Reproduzierbarkeit und die Erfordernis sehr erfahrenen Personals.
Ähnliches galt auch für die danach aufkommenden Dokumentationssysteme, wie z.B. Sofortbild (Polaroid), Thermoprint und Video-Einrichtungen. Beim Sofortbild und dem Videoprint-Verfahren hatte man zwar recht schnell Ergebnisse vorliegen, die aber mit festgelegten Bildformatgrößen und teils enorm hohen Kosten für das Verbrauchsmaterial einher gingen. Mangelnde Farbtreue und eingeschränkte Lagerfähigkeit waren weitere Sorgen, welche die Nutzer solcher Technologien plagten. Und seit einiger Zeit spitzt sich die Situation zu, da Verbrauchsmaterialien teilweise gar nicht mehr oder nur noch für begrenzte Zeit erhältlich sind. Was ist sind die Alternativen?
Bildverarbeitungs-Software: Ausgereift und praxiserprobt
Innovative Lösungen, wie z.B. die dhs-Bilddatenbank_ der Greifensteiner Softwareschmiede dhs Dietermann & Heuser Solution GmbH, bieten dafür einfach bedienbare Möglichkeiten. Seit inzwischen fast 10 Jahren am Markt und von annähernd 10.000 Anwendern weltweit genutzt, bietet dieses Programm durch die Anbindung enorm vieler Bildquellen ungeahnte Chancen für den Laboralltag: Stellen Sie sich vor, neben evtl. bereits vorhandenen CCD-Kameras auch moderne digitale Mikroskop-Kameras, digitale Fotoapparate, REM’s, Röntgengeräte, Interferometer, Makrovorrichtungen, Endoskope u.v.m. an ein und demselben System nutzen zu können!
Clevere Konzeptionen, die unter Einbeziehung von unzähligen Anwendern und deren Optimierungs-Vorschlägen zu sehr praxisorientierten EDV-Programmen wuchsen, sind heute die Wahl. Das o.g. Produkt bspw. kann trotz seiner hohen Verbreitung von einem einzigen Mitarbeiter beim Hersteller supportet werden – ein Zeichen von absoluter Stabilität und Lauffähigkeit.
Aber nicht nur die Vielfalt der anzubindenden Bildquellen macht die Digitale Bildverarbeitung für nahezu jeden Anwendungsbereich und jede Branche so interessant, auch die Komplexitität der abzudeckenden Aufgaben und die Integration in vorhandene EDV-Landschaften geben den Ausschlag. Anfänglich am Markt erhältliche Produkte mit reiner Datenbank-Funktionalität wurden nach und nach zu umfassenden Bildverarbeitungs-Systemen weiter entwickelt, so dass heute der komplette Labor-Workflow in einer Software abgedeckt werden kann:
  • Archivierung
  • Aufnahme
  • Verarbeitung
  • Analyse
  • Dokumentation
Besonders anwenderorientierte Programme sind dabei modular aufgebaut, um eine budgetschonende und aufgabenbezogene Konfiguration zu ermöglichen. Nach der Aufnahme einer Probe mit unterschiedlichsten Bildquellen (s.o.) wird das Bildmaterial in einer nutzerseitig frei editierbaren Datenbank abgelegt und verschlagwortet – die Voraussetzung für Datensicherheit, Nachweisfähigkeit und Auffindbarkeit (auch über lange Zeiträume hinweg).
Anschließend können die Bilder auf vielfältige Weise weiterbearbeitet werden. Als Beispiele seien hier Bildvermessung (2-D), Panoramabilder (Bildkombination in X- und Y-Achse), Tiefenschärfe-Rekonstruktion (Kombination in Z-Achse), Bildbearbeitung (Fotoretusche), Multi-Media (Videosequenzen), Flächenanalyse (z.B. Materialografie), automatische Korngrößen-Bestimmung und Partikel-Zählung (Bildanalyse) sowie 3D- und Fluoreszenz-Anwendungen genannt.
Um die zuvor getane Arbeit abschließend zu dokumentieren wird heute in fast allen Fällen ein intelligentes Berichtswesen integriert. Unter Verwendung von Weltstandards (Microsoft-Office Paket: Word, Excel, Powerpoint, Outlook etc.) werden aussagekräftige Dokumente und Protokolle in kürzester Zeit erzeugt. Routine-, Schreib- und Archivierungsarbeiten werden dabei automatisiert und führen zu spürbarer Kostenersparnis – kürzeste Amortisiationszeiten inklusive.
Der konkrete Anwendernutzen
Die dhs-Bilddatenbank enthält genau diese vorgenannten Elemente und bietet integrierte Lösungen. So können aufgrund der sehr flexiblen Anpassbarkeit des Programms die beim Anwender seit Jahren bewährten Arbeitsabläufe und Organisationsstrukturen selbstverständlich uneingeschränkt beibehalten werden. Und darüber hinaus wird durch die volle Programmierbarkeit die Möglichkeit geboten, weitergehende Kundenwünsche zur Individualisierung umzusetzen. Somit ist der Weg zum „Digitalen Labor“ nun wirklich offen:
  • Bidirektionale Anbindung vorhandener Laborgeräte (PC’s, Mikroskope, Präparationsgeräte, Kameras, Interferometer u.v.m.)
  • Einbindung in die vorhandene EDV-Landschaft (Schnittstellen-Verknüpfung mit CAQ- oder PPS-Software, LIMS, Fremddatenbanken etc.)
  • Perfekte, zeitnahe Kommunikation und Information (intern / extern)
  • Arbeitszeitersparnis (drastische Verkürzung von Routineabläufen, dadurch mehr Zeit für das Wesentliche)
Wirklich „kluge“ BV-Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass solche Anpassungen Update-fähig sind. Dies bedeutet nämlich, dass sie nicht nach jedem Update der Kern-Software erneut adaptiert werden müssen! Hier kann man also ruhig sagen: Sonderwünsche sind willkommen!
Durch den modularen Software-Aufbau steht dem Nutzer also ein Baukasten zur Verfügung und man zahlt effektiv nur das, was man aktuell zur Aufgabenbewältigung benötigt. Auf Wunsch sind spätere Ergänzungen oder Änderungen der Konfiguration natürlich realisierbar. Ein weiterer Vorteil ist der, dass man auch sein vorhandenes Equipment (wie Mikroskope, Kameras, meistens auch PC’s und Drucker) weiterbenutzen kann, was somit zur Budgetschonung beiträgt und die Hemmschwelle bei der Beschaffungsentscheidung spürbar senkt.
Die Entscheidung für die Software von dhs wird zudem erleichtert, da sie als eines der am einfachsten bedienbaren Systeme auf dem Markt gilt. Und es ist unter allen Windows-Betriebssystemen (Win 98SE, Me, NT4.0, 2000 und XP) einsetzbar. Es läuft in deutscher und englischer Sprache als Einzelplatz-Anwendung genauso wie auch in komplexesten Netzwerk-Installationen, auf Wunsch unter Verwendung einer finanziell attraktiven Floating-Licence-Verwaltung, dem sogenannten „Lizenz-Server“.
HTML-basierte Applikationen für die optimale Kommunikation
Naturgemäß ist Software eines der Produkte mit den kürzesten Lebenszyklen. Innovationen werden wie in kaum einer anderen Branche derart schnell und häufig umgesetzt, um dem bekannten Leitsatz „schneller, besser, einfacher“ gerecht zu werden. Derzeit werden Anwendungen zur optimalen Kommunikation forciert. So gibt es inzwischen Module, die für eine automatisierte HTML-Adaption sorgen. Was heißt das konkret?
Es geht darum, firmeninterne und oftmals lokal betreute Datenbanken einem größeren Personenkreis zugänglich zu machen (siehe Anwendungsbeispiel weiter unten). Dies können sowohl interne wie auch externe Stellen sein, also einerseits Abteilungen innerhalb der eigenen Firma bzw. des eigenen Instituts, andererseits auch Kunden oder Lieferanten außerhalb des eigenen Standorts.
Nun ist es in der extrem vielfältigen Welt tausender verschiedener EDV-Programme existenziell wichtig, hier eine einheitliche und möglichst global verwendbare Plattform zu finden. Die Praxis weist den Weg eindeutig zu HTML-Applikationen. Konkret bedeutet dies, dass der Bilddatenbank-Administrator die lokal vorhandene Datenbank (oder Auszüge daraus) auf einen sog. Web-Server transferiert und somit quasi ein gespiegeltes Internet-Abbild der Datenbank erzeugt. Und auf diese greifen nun hausintern Kollegen (via Intranet) oder externe Geschäftspartner (via Internet) zu. Dafür werden die weltweit auf fast jedem Rechner installierten Browser (z.B. MS Internet Explorer oder Netscape Navigator) genutzt, was auch die clientseitige Verwendung von Betriebssystemen wie Mac OS, Unix oder Linux ermöglicht. Und das alles selbstverständlich passwortgeschützt, so dass jeglichem Datenmissbrauch vorgebeugt wird.
Anwendungsbeispiel
Ein europaweit agierender deutscher Automobil-Zulieferer (Metallindustrie) führt in seinen verschiedenen Werken fertigungsbegleitende Prüfungen nach weitestgehend gleichartigen Schemata durch. Hierbei werden Bauteile und Proben nach Abnehmern, Produktgruppen, Abteilungen und Fertigungsdatum sortiert in einer digitalen Bilddatenbank abgelegt. In den jeweiligen Werken werden diese Bilder, Textinformationen, Maßangaben und Analysen nicht nur in FMEA’s, Prüfberichte und andere QS-Dokumente umgesetzt, sondern sie dienen darüber hinaus als Basis für visuell perfekt aufbereitete Arbeits- und Prüfanweisungen.
Mit dieser Datenbank haben jeweils werksintern per Intranet alle relevanten Personen und Verantwortlichen jederzeit Zugriff auf tages- und stundenaktuelle Ergebnisse. Stabsstellen sind somit genauso wie auch kundenbetreuende Stellen (Produktmanager und Vertriebsmitarbeiter) jederzeit in der Lage, sich die gewünschten Daten über den Standardbrowser eines jeden PC-Arbeitsplatzes anzeigen zu lassen.
Darüber hinaus werden die Daten regelmäßig konzernweit in Qualitäts-Zirkeln aufbereitet und stehen deshalb für besonders autorisierte Personen mit Passwortzugriff über die Konzern-Website im Internet zur Verfügung. Die Daten werden durch ein programmierbares Tool automatisch jede Nacht von den verschiedenen Datenbanken der einzelnen Werke auf den Web-Server der Europazentrale aufgespielt.
Fazit
Bilddatenbanken und dazugehörige Systemlösungen erlauben den Zugriff großer Personenkreise, unternehmens-, konzern- oder weltweit, auf umfassende Bild- und Textinformationen. Der Platzbedarf zur Archivierung sinkt, die Reproduzierbarkeit von Aufnahmen ist top, Informationen lassen sich auch nach Jahren komfortabel suchen und vor allem schnell finden. Außerdem verfügt man nunmehr über schnellste Informationswege und das sogar noch mit objektiver Kostensenkung – wichtig unter dem Aspekt „Das Labor als Profitcenter“.
Die Einführung solcher Bildverarbeitungs-Software in industrielle, bio-medizinische oder forschende Einrichtungen wird erleichtert durch die Nutzung weltweit als führend geltender Standards (Betriebssysteme und Office-Software), niedrigen Hardware-Voraussetzungen (ein gängiger Büro-PC reicht aus) und budgetschonender Modulbauweise.
Und es stehen erstmals multimediale Applikationen bereit, die ganz bestimmt zukunftsweisenden Charakter haben. Weiterentwicklungen werden – wie in der gesamten IT-Branche – mit hohem Tempo vorangetrieben, so dass plattformübergreifende Internet-Anbindungen und das „Digitale Labor“ heute bereits Realität sind.
QE 520
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