面向航天制造企業(yè)的LIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

冀阿強(qiáng)，雷志峰，張 楠

(1.北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司，北京 100094)

(2.西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠，陜西西安 710100)

面向航天制造企業(yè)的LIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

冀阿強(qiáng)1，雷志峰2，張 楠2

(1.北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司，北京 100094)

(2.西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠，陜西西安 710100)

探討了航天制造企業(yè)理化管理的特點(diǎn)和普遍存在的問題，以及建設(shè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)的必要性;分析并構(gòu)建面向航天制造企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和功能架構(gòu);基于Dynamics AX平臺(tái)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)理化檢測(cè)的科學(xué)、規(guī)范、高效管理。

LIMS;理化檢測(cè);檢測(cè)項(xiàng)目模板

隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，航天型號(hào)任務(wù)持續(xù)增多，檢驗(yàn)業(yè)務(wù)迅速膨脹，航天制造企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量的控制更加嚴(yán)格，這些都對(duì)質(zhì)量檢測(cè)過程提出了更高的要求。不僅從樣品數(shù)量、檢驗(yàn)周期、檢驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性等方面要滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且還要提高檢測(cè)效率并控制檢測(cè)成本。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、管理科學(xué)、檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合管理的一種集理念、技術(shù)、方法、產(chǎn)品的整體解決方案［1］。本文結(jié)合航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的特殊管理需求和業(yè)務(wù)流程，集合LIMS的管理理念和技術(shù)方法，構(gòu)建滿足航天制造企業(yè)理化檢測(cè)業(yè)務(wù)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)理化檢測(cè)的科學(xué)、規(guī)范和高效管理。

1 業(yè)務(wù)需求分析

航天制造企業(yè)由于其特殊性，在理化檢測(cè)管理方面具有其自身的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

a．業(yè)務(wù)流程復(fù)雜化。對(duì)航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的信息化管理，不能僅局限在對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、查詢的管理模式上，而是要綜合管理理化檢測(cè)的整個(gè)業(yè)務(wù)流程。

b．業(yè)務(wù)模式多樣化。由于提出檢測(cè)申請(qǐng)的單位和目的不同，對(duì)理化檢測(cè)申請(qǐng)?zhí)岢隽硕鄻踊?，相?yīng)的檢測(cè)過程和檢測(cè)結(jié)果也應(yīng)滿足檢測(cè)申請(qǐng)的多樣化。

c．檢測(cè)類型多樣化。理化檢測(cè)根據(jù)接收任務(wù)類別的不同可分為兩大類:一種為原材料檢測(cè);一種為非原材料檢測(cè)。原材料檢測(cè)和非原材料檢測(cè)又均可分為金屬檢測(cè)和非金屬檢測(cè)。每種檢測(cè)類型又存在多個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

目前航天制造企業(yè)理化檢測(cè)管理普遍局限于僅對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)上述復(fù)雜管理業(yè)務(wù)的全面和精細(xì)化管理，在管理效率和成本控制方面都有待改善［2］。本文結(jié)合航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的特點(diǎn)和普遍存在的問題構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，以檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)分析為核心，以滿足CNAS和DILAC實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證要求為前提，遵循檢測(cè)申請(qǐng)、派工、樣品交接、報(bào)告簽發(fā)等業(yè)務(wù)流程，對(duì)參與人員、檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)樣品、技術(shù)方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行綜合管理，并能同其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行有效集成［3］。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

面向航天制造企業(yè)的LIMS在業(yè)務(wù)上橫跨多個(gè)部門，專業(yè)檢測(cè)人員根據(jù)各檢測(cè)規(guī)則的要求，對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)得出檢測(cè)結(jié)果，并生成檢測(cè)報(bào)告。系統(tǒng)功能主要包括檢測(cè)模板的維護(hù)管理，對(duì)檢測(cè)業(yè)務(wù)中檢測(cè)申請(qǐng)的管理、任務(wù)派工的管理、檢測(cè)數(shù)據(jù)和檢測(cè)報(bào)告的管理。

理化檢測(cè)按行政分為管理室、化學(xué)組、金相組、加工組;按檢測(cè)專業(yè)和職能分為理化調(diào)度(完成檢測(cè)申請(qǐng)接收、報(bào)告的簽發(fā)等管理職能)、加工組(完成試樣加工)、化學(xué)分析(完成金屬材料化學(xué)成分的檢測(cè))、有機(jī)分析(完成非金屬材料的理化檢測(cè))、力學(xué)性能(完成金屬材料力學(xué)性能的檢測(cè))、金相組織(完成金屬材料金相組織、材料熱處理、磁性能的測(cè)試)、防銹(完成防銹油等非金屬防銹性能的測(cè)試)。

綜合理化檢測(cè)的各種分類，并結(jié)合實(shí)際檢測(cè)業(yè)務(wù)，構(gòu)建了系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程圖，如圖1所示。

圖1 總體業(yè)務(wù)流程圖

申請(qǐng)檢測(cè)人員首先選擇檢測(cè)申請(qǐng)類型，再通過所檢測(cè)材料的類型和技術(shù)條件等導(dǎo)入項(xiàng)目檢測(cè)模板，提交審核完成檢測(cè)申請(qǐng);實(shí)驗(yàn)室管理組人員在接到檢測(cè)申請(qǐng)后，根據(jù)檢測(cè)材料的類別導(dǎo)入派工模板，同時(shí)將檢測(cè)申請(qǐng)拆分為不同的任務(wù)(化學(xué)、力學(xué)、金相、有機(jī))，并對(duì)各個(gè)任務(wù)進(jìn)行派工;各任務(wù)組接收到派工任務(wù)后，完成樣品交接并進(jìn)行任務(wù)處理(熱處理、試樣加工等);檢測(cè)組人員根據(jù)檢測(cè)模板的要求，填寫各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)范圍判斷檢測(cè)結(jié)果，再提交數(shù)據(jù)審核、分項(xiàng)報(bào)告簽發(fā)、分項(xiàng)報(bào)告審核，匯總報(bào)告簽發(fā)、匯總報(bào)告審核、報(bào)告批準(zhǔn)，無誤后打印檢測(cè)匯總報(bào)告，并最終提交給檢測(cè)申請(qǐng)單位。整個(gè)過程從檢測(cè)申請(qǐng)到最終返還報(bào)告，中間經(jīng)過若干復(fù)雜業(yè)務(wù)流程，并形成完整閉環(huán)［4］。整個(gè)業(yè)務(wù)流程中，依據(jù)檢測(cè)模板對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)數(shù)據(jù)范圍的要求，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，防止檢測(cè)項(xiàng)目的缺項(xiàng)和多項(xiàng)，防止檢測(cè)數(shù)據(jù)的誤報(bào)。同時(shí)通過條形碼管理，減少樣品交接錯(cuò)誤，降低上報(bào)檢測(cè)數(shù)據(jù)的失誤率。通過以上兩個(gè)方面來降低報(bào)告差錯(cuò)率，使整個(gè)檢測(cè)過程滿足實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證檢測(cè)要求。

系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)從功能上可分為4個(gè)層次，分別是系統(tǒng)管理層、基本信息管理層、業(yè)務(wù)管理層和報(bào)表管理層。最上層是系統(tǒng)管理層，通過對(duì)系統(tǒng)用戶、角色、權(quán)限等參數(shù)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用戶的權(quán)限分配、用戶登錄等功能;系統(tǒng)第二層級(jí)是基本信息管理層，管理對(duì)象包括材料信息、檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)模板、檢測(cè)任務(wù)、派工模板等，通過各項(xiàng)基本信息的設(shè)置，為檢測(cè)業(yè)務(wù)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并規(guī)定各項(xiàng)檢測(cè)業(yè)務(wù)的檢測(cè)方式等;業(yè)務(wù)管理層是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)業(yè)務(wù)的核心功能層，在這一層通過檢測(cè)申請(qǐng)、檢測(cè)派工、樣品交接、項(xiàng)目檢測(cè)的過程，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)從無到有，并最終生成檢測(cè)匯總報(bào)告。

圖2 功能架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

理化項(xiàng)目檢測(cè)模板是系統(tǒng)運(yùn)行和檢測(cè)業(yè)務(wù)執(zhí)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，理化模板的構(gòu)建也比較復(fù)雜。首先要依賴于材料類別、材料規(guī)格、材料牌號(hào)、材料技術(shù)條件、檢測(cè)項(xiàng)目分類、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)項(xiàng)目(包括子項(xiàng))的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建理化檢測(cè)項(xiàng)目模板。模板中不僅規(guī)定了各種技術(shù)條件、規(guī)格以及材料需要檢測(cè)的項(xiàng)目和相應(yīng)的子項(xiàng)目，還對(duì)每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)條件(檢測(cè)部位、試樣狀態(tài)、試驗(yàn)溫度等)以及檢測(cè)合格范圍(最大值、最小值、最大允差、最小允差等)進(jìn)行描述和規(guī)定，以此指導(dǎo)檢測(cè)人員在檢測(cè)業(yè)務(wù)中的操作和結(jié)論判斷。

理化檢測(cè)申請(qǐng)是檢測(cè)業(yè)務(wù)的起點(diǎn)。為滿足航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的業(yè)務(wù)需求和管理特點(diǎn)同時(shí)提高工作效率，系統(tǒng)的理化檢測(cè)申請(qǐng)單集中了多個(gè)功能和業(yè)務(wù)操作，具體包括以下幾個(gè)方面:理化檢測(cè)申請(qǐng)根據(jù)檢測(cè)材料的不同和檢測(cè)單位的不同分為多種申請(qǐng)類別，申請(qǐng)類別的不同決定了業(yè)務(wù)操作過程的多樣化以及檢測(cè)報(bào)告的多樣化;系統(tǒng)支持多技術(shù)條件檢測(cè)，對(duì)不同技術(shù)條件中所有的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行“或”處理，合并其中相同的檢測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng);支持檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及要求的自動(dòng)生成和手動(dòng)添加，并自動(dòng)對(duì)申請(qǐng)單中添加的檢測(cè)項(xiàng)目和模板中的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行差異對(duì)比(缺項(xiàng)、增項(xiàng)、相同項(xiàng));自動(dòng)繪制檢測(cè)進(jìn)度和檢測(cè)路線圖，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控檢測(cè)的進(jìn)度情況和業(yè)務(wù)分配情況;對(duì)于已經(jīng)發(fā)生檢測(cè)業(yè)務(wù)的申請(qǐng)單，如技術(shù)條件發(fā)生變化，系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)檢測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行變更，從而避免重新填寫申請(qǐng)單以及后續(xù)的重復(fù)業(yè)務(wù)。

理化項(xiàng)目檢測(cè)模板和理化檢測(cè)申請(qǐng)是系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵和難點(diǎn)，也是支持系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程順利進(jìn)行和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的保證。除此之外，理化檢測(cè)任務(wù)派工是檢測(cè)任務(wù)從申請(qǐng)到執(zhí)行的橋梁，在系統(tǒng)整個(gè)的構(gòu)建過程中也至關(guān)重要，由于其生成方式(從理化通用派工模板導(dǎo)入數(shù)據(jù))和申請(qǐng)單中檢測(cè)項(xiàng)目的生成方式(從理化檢測(cè)模板導(dǎo)入數(shù)據(jù))類似，故在此不再贅述。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文提出的LIMS基于Microsoft Dynamics AX平臺(tái)，應(yīng)用X++程序設(shè)計(jì)語言，采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為支撐。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)遵循簡(jiǎn)單易用的原則，系統(tǒng)各個(gè)功能模塊和頁面設(shè)計(jì)風(fēng)格一致、簡(jiǎn)單統(tǒng)一，便于用戶快速學(xué)習(xí)和操作。

圖3為理化檢測(cè)申請(qǐng)窗體，該窗體可以實(shí)現(xiàn)不同類型的檢測(cè)申請(qǐng)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)入編輯、檢測(cè)項(xiàng)目差異對(duì)比、檢測(cè)進(jìn)度查詢等功能。圖4為檢測(cè)數(shù)據(jù)填寫窗體，該窗體通過檢測(cè)任務(wù)導(dǎo)入檢測(cè)項(xiàng)目，填寫檢測(cè)數(shù)據(jù)并自動(dòng)校驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果等。圖5為檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總報(bào)告，該報(bào)告是對(duì)前期各類檢測(cè)任務(wù)中各項(xiàng)目的檢測(cè)數(shù)據(jù)的匯總和綜合展示，它綜合了申請(qǐng)信息、檢測(cè)數(shù)據(jù)信息和檢測(cè)結(jié)論，是實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的最為核心的輸出。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的特點(diǎn)，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。系統(tǒng)解決了航天制造企業(yè)理化檢測(cè)的復(fù)雜業(yè)務(wù)管理和流程管理中的諸多問題，覆蓋從檢測(cè)申請(qǐng)到檢測(cè)報(bào)告輸出的整個(gè)業(yè)務(wù)流程。該系統(tǒng)在某航天企業(yè)已完成實(shí)施上線，應(yīng)用效果良好，規(guī)范了管理業(yè)務(wù)，明晰了管理流程，提高了管理效率。后續(xù)將在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步研究理化檢測(cè)過程中由于檢測(cè)申請(qǐng)條件變更而引起的業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)變更的情況，使得整個(gè)管理體系更加完善。

圖3 檢測(cè)申請(qǐng)單

圖4 檢測(cè)數(shù)據(jù)填寫

［1］賈欣.金屬材料檢測(cè)LIMS系統(tǒng)改進(jìn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)施研究［D］.南京:南京理工大學(xué)，2011.

［2］徐樂.實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)現(xiàn)狀綜述［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007(12):240－241.

［3］王懿.實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的本地化分析及樣品收發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用［D］.上海:上海交通大學(xué)，2007.

［4］王彬，王剛.一種面向制造業(yè)的企業(yè)資源建模方法［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2004(2):37－38.

The Development of the LIMS oriented to Aerospace Manufacturing Enterprises

JI Aqiang1，LEI Zhifeng2，ZHANG Nan2
(1.Beijing Shenzhou Aerospace Software Technology Co.，Ltd，Beijing，100094，China)
(2.Xi＇an Space Engine Factory，Shaanxi Xi＇an，710100，China)

Based on the analysis of the management characteristics and the existing problems，it presents the necessity for the aerospace manufacturing enterprises to implement the laboratory information management system.It analyzes the business process and the functional of the LIMS，establishes the LIMS system structure based on the Dynamics AX platform.This architecture can achieve the aim of scientific，formal and effective management to the physical and chemical testing business.

LIMS;Physical and Chemical Tests，Template of Testing Items

TP391;TH166

A

2095－509X(2013)11－0051－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.11.013

2013－08－22

工業(yè)和信息化部電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金資助項(xiàng)目

冀阿強(qiáng)(1988—)，男，河北張家口人，北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司工程師，工學(xué)碩士，主要從事制造業(yè)信息化管理方面的研究工作。