Безопасность, экономия ресурсов и новые решения для мотивации – какими должны быть научные лаборатории будущего

23.10.2017

Тесные лаборатории с нагромождением оборудования и неудобными стульями уходят в прошлое. Еще десять лет назад почти никто не задумывался об эффективном планировании лабораторных пространств, но сегодня рынок диктует новые условия. К лабораториям предъявляются новые требования по безопасности и энергоэффективности, с другой стороны — они постепенно превращаются не просто в рабочее место, но и в комфортную среду для ученых. Научно-исследовательский комплекс, похожий на офисы ведущих IT-гигантов, или лаборатория-минизавод, где студенты чувствуют себя как на настоящем производстве, — лучшие практики и тренды дизайна лабораторий ведущие мировые разработчики лабораторной мебели, архитекторы и проектировщики обсудят на первой в России международной конференции, которая пройдет в Университете ИТМО. О том, какими будут лаборатории будущего, эксперты рассказали ITMO.NEWS.

Дизайн лабораторных пространств: как за последние 10 лет менялись лаборатории мира и почему старые решения уже не работают

В мае 2017 года в индустриальном парке Сингапура появилась лаборатория робототехники для группы RACE — внешне она скорее похожа на декорации или новую выставку современного искусства. Алюминиевые стержни и светильники опутывают стены и потолок, образуя, на первый взгляд, хаотичные сочетания. На деле же лаборатория RACE Robotics Lab площадью 243 квадратных метра служит двум основным целям: она не только выступает в качестве выставочного зала для роботов, но и является рабочим и образовательным пространством, позволяющим проводить отраслевые и учебные практические семинары. Металлические панели скрывают множество кабелей и разъемов, необходимых для функционирования лабораторий робототехники. Внешне все выглядит совсем не похоже на привычные лаборатории, заваленные множеством деталей.

Еще один проект — дизайн лабораторий для Бристольского университета, где, помимо рабочих пространств, органично сочетаются друг с другом учебные аудитории, неформальные зоны, просторный атриум и библиотека биологических наук. Одно из ключевых решений архитектора — вывести сложные системы вентиляции, необходимые для лабораторий, на фасад здания и закрыть алюминиевыми панелями. В итоге здание удается разгрузить и добавить новый архитектурный элемент. А при проектировании нового научно-исследовательского комплекса для фармацевтической компании Novartis в Бостоне сами ключевые лаборатории стали элементами, вокруг которых были сгруппированы остальные технологически зоны, офисные пространства и места отдыха.

Как отмечает Мигель Антунес Пинто (Miguel Antunes Pinto), архитектор компании Pharmaarquitetos, член EGNATON — Европейской ассоциации устойчивых лабораторий, в будущем лаборатории, которые мы видим сегодня, претерпят еще гораздо более существенные изменения.

«В течение следующих 20 лет в лабораториях мы увидим гораздо больше машин и роботов, которые позволят сократить время работы, а также уменьшить процент ошибок по вине человека. Безусловно, нас ждет высокоуровневая автоматизация работы и сокращение ручного труда, в лабораториях будет еще меньше мебели и больше зон для роботов, мы уже не будем вручную перевозить различные необходимые образцы из отдела в отдел – будет налажена целевая система таких перевозок. Все эти изменения уже проникают в фармацевтическую промышленность, которая, по моему опыту, находится на шаг впереди в развитии лабораторий. Например, большинство этих технологий уже реализованы в некоторых фармацевтических производственных линиях», – говорит Мигель Антунес Пинто.

За последние годы благодаря появлению конкурентной среды в области научных исследований и высокотехнологичного производства он превратился в полноценную отрасль. Сегодня в этой сфере работают не только научные сотрудники, поставщики оборудования, но и профессиональные архитекторы, проектировщики лабораторной мебели и целый перечень компаний, конкурирующих за создание лучших комплексных проектов для передовых научных центров.

«Конкуренция ужесточается, заказчики становятся более требовательными к тому, что они хотят получить. Поэтому, чтобы выживать на этом рынке, те компании, которые предоставляют соответствующие услуги, не только заинтересованы предоставлять лучшие решения, но и обмениваться опытом, лучшими практиками. Еще одним подтверждением того, что тема дизайна лабораторных пространств становится сегодня все более актуальной, явилось проведение первой крупнейшей международной конференции лабораторных пространств, которая состоялась в этом году в Мадриде. Мероприятие собрало ведущих участников рынка из Европы, Америки, Азии. Россия, к сожалению, представлена не была. Но мы отчетливо решили: чтобы делать первые шаги в отрасли, необходимо организовывать такие конференции и у нас», — говорит Алексей Москвин, лауреат премии правительства России в области науки и техники, один из создателей мобильных лабораторий для судов природоохранного флота России, организатор конференций «Аналитические приборы» под эгидой Российской академии наук, член Научного совета по аналитической химии РАН.

Алексей Москвин

Алексей Москвин

Первая в России конференция по дизайну лабораторных пространств состоится в Петербурге в Университете ИТМО уже 26 октября и соберет ведущих специалистов в области создания и использования современных исследовательских центров. Место проведения обоснованно тем, что петербургский вуз активно развивает деятельность в области биотехнологий и сотрудничает с ведущими промышленными и медицинскими центрами.

Кроме того, Университет ИТМО ведет работу по созданию и поиску индустриальных партнеров для нового кампуса — 17 октября в рамках форума «Открытые инновации» премьер-министр РФ Дмитрий Медведев объявил о старте строительства нового университетского комплекса на юге Петербурга – АО «ИТМО Хайпарк». «ИТМО Хайпарк» станет площадкой, где будут проводиться исследования, создаваться новые перспективные разработки, испытываться новые технологии в сфере урбанистики и «умных» городов, а также обучаться студенты. Технологические специализации кампуса касаются информационных технологий, фотоники и квантовых технологий, робототехники и киберфизических систем, биомедицинских технологий и умных материалов.

Какие задачи должен решать дизайн лабораторных пространств

Создание современных научных центров и лабораторий ставит перед разработчиками не только требование повышенной безопасности, добавляет Денис Бараненко, руководитель Международного научного центра «Биотехнологии третьего тысячелетия» Университета ИТМО.

«Лабораторное пространство — это целый комплекс между непосредственно рабочими местами научных сотрудников и вспомогательными элементами, офисными помещениями и другими объектами инфраструктуры. Главная задача проектировщиков — безусловно, обеспечить безопасность работы. Ведь, например, в лабораториях нашего профиля — химического, химико-биологического — есть и горючие газы, и сильные химические реактивы, которые должны храниться особым образом. То есть лаборатория должна быть обеспечена и вентиляцией, и процессами водоподготовки, и многим другим, — говорит он. — Но, когда мы решили базовый вопрос безопасности, следующий вопрос — продуктивность, автоматизация процессов, создание комфортной среды для научных сотрудников. Ведь известная история: когда человек выполняет то или иное автоматическое действие много раз, на каком-то этапе он неизбежно ошибется, и чем большее количество повторений, тем выше вероятность появления ошибки. Современные лабораторные пространства призваны освободить человека от многих рутинных действий и позволяют сконцентрироваться на более сложных задачах, требующих творческого подхода. В своей работе мы также можем оптимизировать процессы, например, перекомпоновав цепочку оборудования. Иногда такие решения могут в разы ускорить процесс работы по конкретному исследованию».

Денис Бараненко

Денис Бараненко

Международные стандарты современных лабораторий

Чтобы обеспечить такую среду, в современных лабораториях в Европе и США должны соблюдаться вполне конкретные жесткие требования. Нормы GLP (good laboratory practice) означают, что в этой лаборатории можно получить воспроизводимые результаты, которые можно проверить в другой лаборатории. Кроме того, особым требованием является максимальная автоматизация процесса: пробы обезличены, и, если сотрудник делает какой-либо анализ, результаты, как и весь процесс в целом (вплоть до документирования результатов во всех протоколах), фиксируется с помощью регистрирующихся компьютерных систем. Другие нормы — GMP (good medical practice) — это практически тот же свод обязательных требований, но применительно к разработчикам и производителям фармацевтической продукции. Важный момент: если производство таких продуктов не сертифицировано по GMP, на европейский рынок их не допустят.

Ужесточение нормативов безопасности является одним из главных трендов в международной практике дизайна лабораторных пространств, говорит Алексей Москвин. Однако, помимо этого, повышенные требования в последние годы предъявляются и к эргономике. Нормы, о которых раньше никто не задумывался, теперь начинают строго регламентироваться. Кроме того, ведущие компании по всему миру все больше внимания уделяют экономии ресурсов. В условиях дорогой электроэнергии они вынуждены искать новые инженерные решения.

«Очень большой упор делается на автоматику, которая отслеживает степень воздухообмена в шкафах, чтобы снизить нагрузку на системы вентиляции и кондиционирования. А это приводит к очень большой экономии электроэнергии. Если взять северную страну, какой является Россия, то мы прекрасно понимаем, что подогреть 1000 кубометров воздуха, которые должны поступить в лабораторию теплыми, гораздо сложнее и дороже, чем сотню. В итоге на первый взгляд дорогие инженерные решения приводят в долгосрочной перспективе (это 5-10 лет) к существенной экономии ресурсов», — приводит пример Алексей Москвин.

По словам Мигеля Антунеса Пинто, глобальные мировые тенденции в дизайне лабораторных пространств находятся в постоянном развитии. Крупнейшие компании на рынке уделяют внимание таким концепциям, как создание активных совместных рабочих пространств, лабораторий, а также оптимизации процессов работы с использованием новейших технологий и принципов устойчивого развития.

«Одной из постоянных проблем в течение последних десятилетий было крайне нерациональное использование лабораторных помещений и зданий для фармацевтической промышленности. По сути, такие здания представляли собой настоящих энергетических монстров. Самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся сегодня при планировании лабораторного пространства в большинстве стран, в которых мы работаем, заключается в том, как реализовать принципы устойчивого развития и обеспечить качественный уровень этой реализации. Иногда очень сложно объяснять, советовать, сравнивать, обсуждать и решать эти проблемы с таким количеством разных людей, задействованных в процессе. От клиента, в зависимости от той внутренней функции, которую он реализует в лаборатории или на предприятии, вы можете услышать несколько интерпретаций или предпочтений устойчивости. Некоторые предпочитают лучшее техническое решение, некоторые – самый низкий уровень обслуживания, другие – самые дешевые решения, чтобы сэкономить деньги на начальном этапе, но некоторые все же принимают решение о более существенных вложениях в расчете на то, что эти инвестиции окупятся в будущем. Поэтому основная трудность архитекторов и планировщиков заключается в том, чтобы сбалансировать все эти факторы и получить в итоге лучший результат, – говорит эксперт. – В EGNATON мы как раз фокусируемся на этой глобальной проблеме. Мы работаем над устойчивостью и стараемся охватить разные точки зрения, учитывая мнение и понимание развития как архитекторов, инженеров лабораторий, так и производителей, фармацевтических компаний, университетов».

Фабио Биффи (Fabio Biffi), директор компании BICASA SRL, специализирующейся на производстве лабораторной мебели, добавляет, что главными требованиями, которые сегодня предъявляются к дизайну лабораторных пространств, являются наиболее оптимальная интеграция между мебелью и оборудованием, решения, позволяющие оптимизировать рабочий поток и финансовые вложения, а также гибкость лабораторного пространства, которая означает, что еще на этапе создания проекта, разработчик учитывает перспективы развития лаборатории.

«Когда мы разрабатываем лаборатории, мы должны сосредоточиться на следующих задачах, которые позволят удовлетворить требования конечных пользователей: это оптимизация пространства, гибкость проектов, которая позволяет учитывать перспективы развития, а также обеспечение устойчивости как с точки зрения энергосберегающих, так и перерабатываемых материалов», – отмечает он.

Не только безопасность: почему ученым тоже нужна творческая атмосфера

Сегодня ведущие мировые компании предоставляют лабораториям комплексные, интегрированные проекты. В них изначально учитывается как проектирование лабораторных пространств с основным и вспомогательным оборудованием, так и эстетика общего архитектурного решения. Подход, при котором сначала выделяется какое-то помещение, в котором расставляется мебель и оборудование, а потом выясняется, что все попросту не подходит друг к другу, уходит в прошлое.

Важным становится и сама атмосфера, которая создается в лаборатории, добавляет Денис Бараненко.

«Сегодня появляются все новые и новые тренды, которые касаются наиболее комфортной организации рабочего пространства. Неслучайно знаменитыми стали офисы IT-компаний, которые очень берегут свои кадры и заботятся об их производительности. Они создают для этого всевозможные дополнительные условия — вплоть до организаций оригинальных неформальных площадок, комнат отдыха, креативных пространств. Но ведь научные сотрудники — это тоже люди, которые работают как физически, так и затрачивают огромные интеллектуальные ресурсы. В нашей работе идеи тоже рождаются на фоне определенной атмосферы», — говорит он.

Такие решения уже реализовали многие зарубежные партнеры Университета ИТМО. Например, в Университете Претории (ЮАР) лабораторный комплекс представляет собой здание, идеально вписанное в окружающую среду. В нем есть как отдельные сектора, выделенные для каждого узкого направления, так и общая неформальная зона отдыха на верхнем этаже и терраса на крыше, где студенты и преподаватели ежегодно празднуют завершение занятий. А в Университет им. Менделя (Чехия) есть специальные лаборатории прототипирования, которые организованы в соответствии со всеми принципами небольшого производства. Такая модель позволила сотрудникам сертифицировать лабораторию и продукцию, которая теперь продается в университетской столовой. Кроме того, студенты могут практически сразу погрузиться в обстановку настоящего пищевого предприятия.

Лаборатории в России: проблемы и лучшие практики

Чтобы транслировать подобные лучшие практики на российские научные центры, прежде всего необходимо решить главную проблему, связанную с разночтениями в нормах и требованиях. Пока же даже базовые элементы, связанные с безопасностью, вентиляцией и кондиционированием, во многих лабораториях в России остаются достаточно серьезной проблемой, подчеркивает Алексей Москвин.

«У меня был достаточно большой опыт участия в проектировании лабораторий, за это время я пришел к выводу, что практически всегда оказывается плохо решена проблема хранения баллонов либо вентиляции и кондиционирования. Кроме того, в России до сих пор не введен единый стандарт на безопасность в лаборатории. Очень часто легковоспламеняющиеся жидкости хранятся просто в железном ящике, тогда как по европейскому и американскому требованиям шкаф, в котором хранятся легковоспламеняющиеся жидкости, должен выдерживать от 40 до 60 минут температуру 600 градусов снаружи без повреждения жидкости внутри шкафа. Это очень серьезное требование, у нас же таким вещам раньше не уделяли внимание», — говорит он.

Кроме того, при проектировании лабораторных пространств разработчики вынуждены постоянно преодолевать разночтения, которые возникают между строительными нормами, принятыми в России, и европейским законодательством, на которое ориентировано оборудование. Чтобы решить эти проблемы, необходимо прежде всего привести нормы в соответствие с международными стандартами, отмечает Алексей Москвин. При этом он добавляет, что постепенно российские нормы все больше становятся аналогичными тем, которые применяются в Европе и США.

«Было бы логично, если бы российские лаборатории соответствовали тем же стандартам. Ведь мы хотим производить продукцию, которая может экспортироваться, конкурировать на внешнем рынке. Поэтому условия для разработки и производства в этой ситуации должны быть одинаковы», — считает эксперт. — В России все равно в последние 10-15 лет идет существенный пересмотр стандартов в сторону международных ISO и некоторые нормы заменяются адаптированными переведенными международными стандартами».

Есть и в России лаборатории, сертифицированные по международным экологическим требованиям. Одним из таких примеров являются лаборатории в Технопарке «Сколково». По словам Алексея Москвина, опыт Сколково может стать первым шагом к разработке подобных решений и в других городах России, а также толчком к созданию на законодательном уровне норм и требований для лабораторных пространств, соответствующих международным стандартам.

Актуальные проблемы отрасли, вопросы сертификации, безопасности и эргономики лабораторий, а также лучшие международные практики и решения эксперты обсудят 26 октября на первой Международной конференции «Дизайн лабораторных пространств» в Университете ИТМО. Напомним, что в формате конференции генеральный спонсор компания BICASA Srl (Италия) проводит конкурс среди студентов и аспирантов Университета ИТМО на создание лучшего проекта лаборатории. Главный приз – поездка на кратковременную стажировку в Бернарреджио (Италия), в головной офис и на завод компании.


Редакция новостного портала