Labor- und Prozessanalytik im industriellen Umfeld – PAT, Automatisierung und Praxisstrategien

In der modernen Prozessindustrie stellt sich zunehmend die Frage: Wann ist Laboranalytik die richtige Wahl – und wann lohnt sich Prozessanalytik (PAT)?
Laboranalytik liefert präzise Referenzdaten, während Prozessanalytik Echtzeitinformationen bereitstellt, die eine unmittelbare Prozesssteuerung ermöglichen. Der größte Nutzen entsteht, wenn beide Ansätze sinnvoll kombiniert werden – technisch, organisatorisch und wirtschaftlich.

Anhand praktischer Beispiele aus Chemie, Pharma, Lebensmittel- und Energieindustrie zeigt das Seminar, wie sich Labor- und Prozessanalytik gezielt einsetzen lassen, um Prozesse robuster, sicherer und effizienter zu gestalten.
Diskutiert werden die Grundprinzipien der Theory of Sampling (TOS), typische Fehlerquellen bei der Probenahme, Anforderungen an Datenqualität sowie Ansätze zur Bewertung des wirtschaftlichen Nutzens (ROI) analytischer Systeme.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf Methodenauswahl und Entscheidungslogik, unterstützt durch den PAT-Konfigurator – ein digitales Werkzeug zur systematischen Planung analytischer Strategien.

Ziel der Weiterbildung

Die Teilnehmenden erfahren, wie Labor- und Prozessanalytik sich gegenseitig ergänzen und gemeinsam zur Prozessoptimierung beitragen. Anhand realer Beispiele lernen sie zu beurteilen, wann Laboranalytik präzisere Aussagen liefert und wann Prozessanalytik (PAT) durch Echtzeitdaten klare Vorteile bietet.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Vermeidung von Sampling Bias und der Anwendung der Theory of Sampling (TOS), um repräsentative Messergebnisse sicherzustellen. Die Teilnehmenden verstehen, wie sich PAT-Projekte strukturiert planen, technisch umsetzen und wirtschaftlich bewerten lassen.

Darüber hinaus wird vermittelt, wie Effizienz, Produktqualität und Wirtschaftlichkeit (ROI) in Einklang gebracht werden können und welche Rolle der PAT-Konfigurator als digitales Entscheidungstool bei der Auswahl geeigneter Methoden und Messsysteme spielt.
Ein zusätzlicher Schwerpunkt liegt auf der PAT Readiness: Welche organisatorischen Strukturen, Schulungen und digitale Infrastruktur sind notwendig, um PAT erfolgreich im Unternehmen zu verankern?

Anhand praxisnaher Szenarien wird gezeigt, wie Echtzeit-Analytik zur Prozessstabilität, Energieeinsparung und Nachhaltigkeit beiträgt und welche technologischen Entwicklungen – etwa Selbstkalibrierung, KI-Auswertung oder modulare Sensorik – die Zukunft der industriellen Analytik prägen.

Im praxisorientierten Teil können die Teilnehmenden Sensoren und Messsysteme verschiedener Hersteller direkt begutachten und vergleichen. Sie erhalten zudem Checklisten, Vergleichsmethoden und Werkzeuge, um eigene Strategien gezielt, effizient und fundiert zu entwickeln.

Tag 1

Einführung in die Prozess- und Laboranalytik

• Grundlagen der Prozess- und Laboranalytik und deren Unterschiede
• Rolle der Analytik in der Qualitätssicherung und Prozesssteuerung
• Bedeutung von Datenqualität und Repräsentativität (Theory of Sampling – TOS)
• Überblick über Anwendungen in Chemie, Pharma, Lebensmittel- und Energieindustrie
• Einführung in das Konzept der PAT Readiness – organisatorische und technische Voraussetzungen
• Diskussion: Wann ist der Übergang von Labor- zu Prozessanalytik sinnvoll?

Messgenauigkeit und Messsicherheit in der Analytik

• Grundlagen der Messgenauigkeit und Messunsicherheit
• Einfluss von Sampling Bias und Probenrepräsentativität (TOS-Prinzipien)
• Strategien zur Fehlerreduktion und Qualitätssicherung
• Auswirkungen auf Produktqualität, Prozessstabilität und Compliance
• Praxisbeispiele aus verschiedenen Branchen
• Bedeutung präziser Messungen für Effizienz und Kosten (ROI-Aspekt)

Analysemethoden und Instrumente

• Chemische und physikalische Analyseverfahren – von einfach bis komplex
• Spektroskopie (NIR, Raman, UV/Vis, Fluoreszenz) und Massenspektrometrie
• Chromatographie-Techniken und automatisierte Systeme
• Sensorik und Messtechnik: Inline-, Online- und Atline-Messungen
• Praktischer Geräteblock:
  • Vorstellung und Begutachtung realer Sensoren und Messsysteme verschiedener Hersteller
  • Vergleich zu Laborgeräten – Aufbau, Signalverarbeitung und Betriebsbedingungen
• Diskussion über Grenzen und Einsatzbereiche verschiedener Technologien
• Neueste Entwicklungen und Trends in der analytischen Messtechnik

Probenaufbereitung im Labor und in der Prozessanalytik

• Grundlagen der Probenahme und Probenvorbereitung
• Automatisierte Probenahmesysteme und Fehlerquellen
• Qualitätssicherung und Vermeidung von Kontaminationen
• Einfluss der Probenahme auf Datenqualität und ROI
• Praxisorientierte Anleitungen und Diskussion

Tag 2

Planung und Bau von Analysesystemen und PAT-Projekten

• Planung und Design von Analysesystemen (Labor vs. Prozess)
• PAT-Readiness Check: Organisation, Infrastruktur und Datenmanagement
• Auswahl geeigneter Technologien und Partner
• Der PAT-Konfigurator als Entscheidungstool:
  • Methodenauswahl, Sensorvergleich, Nutzwert- und ROI-Betrachtung
  • Interaktive Übung zur systematischen Bewertung von Lösungsansätzen
• Kostenschätzungen und Projektmanagement in Analytikprojekten
• Fallbeispiele und Best Practices

Umweltschutz und Nachhaltigkeit durch Analytik

• Umweltauswirkungen in der Prozessindustrie
• Analytik zur Überwachung von Emissionen und Ressourceneffizienz
• Prozessanalytik als Werkzeug für Energie- und Rohstoffeinsparung
• Nachhaltigkeitsziele, Sicherheitsaspekte (SIL) und gesetzliche Rahmenbedingungen

Statistik und Datenanalyse von Prozessdaten

• Statistische Methoden in der Analytik
• Datenaufbereitung, Visualisierung und Interpretation
• Prozesssteuerung und -optimierung durch Analytikdaten
• Einführung in moderne Data-Analytics- und KI-Tools
• Anwendungsfälle aus verschiedenen Branchen

Anwendungsbeispiele aus der Praxis und Diskussion

• Reale Anwendungen von Prozess- und Laboranalytik
• Erfolgsgeschichten und Herausforderungen aus Industrie und Forschung
• Gemeinsame Diskussion individueller Fragestellungen der Teilnehmenden
• Interaktiver Austausch zwischen Kursteilnehmern 
• Expertenrunde und gemeinsame Erarbeitung von Lösungsstrategien

Dieser Abschnitt ermöglicht den Teilnehmenden, praktische Anwendungsfälle kennenzulernen, Geräte und Methoden aus erster Hand zu erleben und eigene Fragen oder Probleme zur Prozess- und Laboranalytik einzubringen. Durch den offenen Austausch entstehen konkrete Erkenntnisse und praxisnahe Lösungsansätze.