自动化实验室使用机器人、协作机器人或更具体的高级自动化技术来执行所有可重复的任务，如样品制作和交付。在自动化实验室阶段，一些大容量测试（例如微生物检测和无菌水）是在线进行的，而不是在物理实验室中进行。
自动化实验室还可以使用预测性维护技术来规划不常见的任务，例如大型设备的维护，这些任务可以由实验室分析人员在远程专家支持下执行。
虽然完全实现数字化不是先决条件，但自动化实验室可以在数字化的基础上进行构建，从而实现更大的价值和更高的成本节约。自动化微实验室可以使实验室内的成本降低10％到25％，同时还可以在实验室外节省相同的成本。化学实验室如果进行类似的改进，其节省的成本有可能比数字化实验室高10％到20％。
而这些实验室之所以能够提高生产率，主要源于以下几点：80％的取样和样品交付任务的自动化、50％的样品制备任务自动化，以及通过远程监控和故障预防降低了设备维护成本。
自动化还减少了实验室外所执行的采样和相关物流任务，这相当于为微型实验室节省了25%的成本，为化学实验室节省了8%的成本。
实验室进行自动化改造，制药公司还可以获得超出效率的额外好处。设备内置的远程监控和预测维护功能将减少停机时间，进而使公司减少对昂贵设备的使用，如色谱、近红外光谱仪和隔离器。通过将即时微生物检测应用到环境监测中，企业可以将实验室的总体交付周期缩短40％至75％。
在医疗保健和研究实验室或制造操作中已经存在的技术，可以以一种相对直接的方式应用于制药实验室，从而实现实验室的自动化发展。目前能够提供此类解决方案的供应商有Aethon、MICROMO（样品分配系统）、BioVigilant、Colifast（在线微生物测试系统）、Metrohm、Sotax（自动样品制备）、Milliflex、Light Guide Systems（可视化指导优化工作流程）和Scope（辅助维护）。
分布式质量控制颠覆了传统质量控制方式。在分布式质量控制实验室，几乎所有的常规产品测试都将在生产线上进行，从而实现实时发布测试（RTRT）。分布式QC设备和机器人具有人工智能功能。在分布式QC场景中，实验室持续进行专业和稳定性测试，这种测试可以在非现场的集中地点进行。
由于监管备案和批准要求，采用过程分析技术（PAT）和RTRT相对较慢。为了能够在未来顺利过渡到在线测试，运营部门需要与研发部门合作，制定最佳的质量控制和归档策略，尤其是针对新产品和生产基地。
分布式QC实验室主要通过大幅减少传统实验室的占地面积和成本，来提高价值。由于研发投资要求，以及对设备和运营变更的需求，具有稳定或下降量的现有站点不太可能在短期甚至中期内，为分布式QC提供令人信服的商业案例。
与此同时，那些快速增长或正在建设中的实验室，如果可以在线进行大量常规测试，则可以通过减少资本支出来建立或扩大传统质量控制实验室，从而获得巨大价值。分布式QC和实时发布也将实现真正的连续制造流程。
例如，Biogen计划在其位于瑞士索洛图恩附近的新工厂中，使用分布式QC实时发布和异常检查方法。当2019年开始投产时，Solothurn工厂将通过筛选和系谱实现原材料控制，使用快速识别和电子数据交换，进行最小化测试。
通过在线仪器控制的生物反应器过程将消除对过程控制取样的需要。新设施将具有自适应过程控制杠杆、配方实验室执行，以及来自所有设备的自动数据转录，所有这些都基于对原材料、流程和产品特性的深刻理解。集成控制系统允许员工查看数据，并实时做出反应。
随着制药公司开始探索构建分布式QC实验室的方法，它们可能从相邻领域引入相关技术。例如，Perceptive Engineering的PharmaMV平台和西门子的Sipat平台可以提供实现参数发布所需的高级过程控制。
同时，来自Arago和IBM等公司的人工智能系统可以让制药公司实现任务自动化，这些任务以往都是由训练有素的专业员工来执行。
影响制药实验室成功转型和获取价值的典型因素
随着制药实验室的发展，他们将面临与实施IT和自动化解决方案相关的巨大成本。即使是昂贵的解决方案也可以带来强劲的投资回报率（ROI），但不幸的是，许多公司都难以从这些数字升级中获取价值。