Seit einigen Jahren spielt der Begriff Spital 4.0 eine wesentliche Rolle bei den Entscheidern im Gesundheits- und Spitalwesen. Spital 4.0 versteht sich aus Sicht des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik (IML) als Vernetzung intelligenter Behandlungs- und Versorgungsressourcen infolge der Digitalisierung und Automatisierung von Unterstützungssystemen (zum Beispiel Medizingeräte, Transportroboter, Betriebsmittel) für den Menschen im Spital.

▶ ANDREA RAIDA & SEBASTIAN WIBBELING

Spitäler stehen erst am Anfang der Automatisierung und Digitalisierung von Geräten, Maschinen und Hilfsmitteln. Im Fokus eines jeden Spitals steht die Sicherstellung der Versorgungssicherheit der Patienten. Dabei steht die Mensch-zu-Mensch-Kommunikation im Mittelpunkt und ist im Rahmen des Diagnose- und Therapieprozesses unerlässlich. Zukünftig wird es eine stärkere Vernetzung der Unterstützungssysteme für Mitarbeiter im Spital durch Informations- und Kommunikationsinfrastrukturen geben. Der Einsatz einer elektronischen Patientenakte zur Dokumentation der patientenbezogenen Behandlungsdaten bildet auch hier lediglich einen ersten Schritt. Mit dem Ansatz «logistics as a service» kann der primäre Nutzen von Geräten und Produkten wie beispielsweise die Lagerung von Artikeln im Modulschrank um zusätzliche Dienstleistungen (zum Beispiel die Anforderung neuer Artikel) mit digitalen Zusatzapplikationen ergänzt und so ein Mehrwert für die Spitäler generiert werden.

Der Einsatz von Smart Devices im Spital
Diese digitalen Zusatzapplikationen zur Auslösung einer Dienstleistung laufen zukünftig vernetzt über logistische Smart Devices. Smart Devices sind elektronische Hilfsmittel, die kabellos mithilfe von Sensoren und Aktoren sowie einem eingebauten embedded System (Mikroprozessor) über das Internet der Dinge untereinander oder mit einem Nutzer kommunizieren. Smart Devices und Smart Label besitzen die Fähigkeit zur Kommunikation und zur Informationsverarbeitung, um Personen und Prozesse zu unterstützen und zu optimieren. Dabei stellen sie eine Schnittstelle zwischen den Menschen und den Gegenständen bzw. den Geräten dar, denn sie greifen in der Kommunikation mit dem Nutzer auf die mit ihnen vernetzten IT-Systeme zu (Mensch-Technik-Interaktion [MTI]).

Der Einsatz von logistischen Smart Devices führt für ein Spital zu grundsätzlichen Veränderungen der logistischen Prozesse. Durch das Anstossen, Steuern und Organisieren der Prozesse werden die Mitarbeiter im Spital bei der Ausübung ihrer Tätigkeit unterstützt. Denn Smart Devices und Smart Label führen zu einer Optimierung von Bestellungen, Beständen, Transporten sowie weiteren Service- und Planungsprozessen. Zusätzlich leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Transparenz, Prozessqualität, Prozesssicherheit, Automatisierung und Reduzierung von nicht wertschöpfenden Arbeitsschritten, Optimierung von Arbeitsprozessen, Verschlankung der Leerzeiten sowie zur Verbesserung der gesamten Personalorganisation (Abbildung 1). Neben den Spitälern können auch Hersteller von Geräten und Produkten einen positiven Nutzen durch Smart Devices generieren. Denn Smart Devices bieten eine gute Möglichkeit, das Produktportfolio um Servicedienstleistungen in Form von digitalen Applikationen, und gegebenenfalls den zugehörigen Dienstleistungen, zu ergänzen.

Mit dem Gedanken «logistics as a service» gehen verschiedene Einsatzfelder und -formen für logistische Smart Devices einher. Zum Beispiel als intelligente Container, Mobile Devices, Smart Label oder Augmented-Reality-Lösungen. Das Fraunhofer IML hat zusammen mit Lieferanten aus dem Krankenhaussektor in Projekten individuelle logistische Smart Devices für das Spital entwickelt. Im Folgenden werden der eButton und das Smart Bed vorgestellt.

eButton zur Bestellauslösung
Die fortschreitende Digitalisierung im Gesundheitswesen bewegt auch einen international führenden Hersteller für Medizin- und Pflegeprodukte dazu, sich mit der Einführung eines neuen Produktes sowie einer dazugehörigen Servicedienstleistung auseinanderzusetzen. Die Einführung einer Einweg-Bereichskleidung für den OP zielte darauf ab die Kundenbedürfnisse sowohl durch das Kleidungsstück an sich, als auch durch den dazugehörigen Serviceprozess umfänglich zu befriedigen.

Das Fraunhofer IML analysierte zunächst die aktuelle Situation in der OP-Umkleide in zwei deutschen Pilotkliniken (ein städtisches Klinikum mit 400 Betten und ein Universitätsklinikum mit 1500 Betten). Hierbei wurden diverse produktbezogene und prozessuale Schwachstellen wie beispielsweise aufgerissene Nähte durch Verschleiss, chaotische Lagerung in den Regalen mit langem Suchen nach der richtigen Grösse, Nicht-Verfügbarkeit einzelner Kleidergrössen oder keine Informationen über Lager- und Verbrauchsmengen aufgedeckt.

Auf Basis dieser Schwachstellen und Kundenbedürfnisse entwickelte der Hersteller eine Einweg-Bereichskleidung für den OP, welche in einer speziellen farblich markierten Dispenserbox ausgeliefert wird, um chaotische Lagerung und langes Suchen nach der richtigen Grösse zu vermeiden. In Ergänzung hierzu entwickelte das Fraunhofer IML den eButton, welcher als elektronischer Bestellknopf das Produktangebot abrunden soll (Abbildung 2).

Das eButton-System ist ein vorkonfiguriertes System zur Bestellauslösung für das Spital. Auf diese Weise wird ein innovativer und automatisierter Prozess zur Anforderung und Bereitstellung von Produkten per Knopfdruck realisiert, der durch die digitale Vernetzung zur Eliminierung von Ineffizienzen und zu möglichen Einsparungen innerhalb der Prozesskosten führen kann. Im Rahmen des Projektes erfolgte eine prototypische Realisierung der eButton inklusive der zugehörigen Hardwareinfrastruktur und einer Kommissionier-App. Diese prototypischen Smart Devices wurden in einer einwöchigen Pilotphase in einem der deutschen Pilotkliniken getestet und positiv durch die beteiligten Mitarbeiter aufgenommen.

Smart Label am Patientenbett
Auch die Firma Stiegelmeyer GmbH & Co. KG als weltweiter Lieferant für Spitalmöbel, insbesondere Patientenbetten in Spitälern und in Pflegeeinrichtungen, suchte im Zuge der zunehmenden Automatisierung im Gesundheitswesen nach neuen Möglichkeiten ihr Portfolio zu erweitern. Im Rahmen eines Transferprojekts des Innovationslabors, gefördert durch das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), entwickelte das Fraunhofer IML zusammen mit Stiegelmeyer ein prototypisches Smart Label für das Patientenbett inklusive der zugehörigen Hard- und Software – das «Smart Bed». Zunächst erfolgte im Rahmen des Transferprojekts eine Analyse der kundenspezifischen Anforderungen an ein Patientenbett. Jedoch standen nicht die Liegeposition oder der Patientenkomfort im Fokus der Betrachtung, sondern das logistische Handling des Patientenbetts im Zuge von Aufbereitungen, Wartungen und Reparatur. Auf Basis der initialen Anforderungsanalyse erfolgte dann die Entwicklung eines prototypischen Labels, welches an der vorderen Stange des Patientenbetts befestigt werden kann.

Das Label zeigt den Pflegekräften und Servicemitarbeitern verschiedene Informationen, wie beispielsweise die Betten-ID oder den Status «Bett belegt», an (Abbildung 3). Weiter kann über die Menüfunktion am Smart Bed direkt ein Arbeitsauftrag in Form der Meldung einer benötigten Reparatur angefordert werden. Die von der Pflegekraft ausgelöste Defektmeldung wird zusätzlich mit dem genauen Standort über die zugehörige App an die Servicemitarbeiter aus der Bettenwerkstatt oder der Bettenaufbereitung geleitet. Durch die in das Smart Label integrierte Ortungsfunktion stellt die Suche nach dem richtigen Bett somit für den Techniker keine Herausforderung mehr dar.

Zusammenfassung
Gesellschaftliche Veränderungen und technische Innovationen nehmen immer mehr Einfluss auf das Gesundheitswesen. Insbesondere die Elemente, Technologien und Methoden der Industrie 4.0 rücken immer mehr in den Fokus der Spitäler. Denn die Digitalisierung und Vernetzung von intelligenten Produkten und Devices sowie die Mensch-Technik-Interaktion bestimmen im Zeitalter der vierten industriellen Revolution zunehmend die Prozesse und Strukturen auch im Spital. Hierbei dienen Smart Devices und Smart Label als erste Lösungsansätze auf dem Weg zum Spital 4.0.

▶ Grafik

Andrea Raida M.Sc. ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML), Abteilung Health Care Logistics.

Dr.-Ing. Sebastian Wibbeling ist Abteilungsleiter Health Care Logistics am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML.

HEIME & SPITÄLER 3 AUGUST 2019