檢化驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

摘 要：柳鋼檢化驗(yàn)系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)場(chǎng)采購(gòu)原輔料檢測(cè)分析，過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)控制，煉鐵、煉鋼過(guò)程中的成分控制分析，連鑄坯的低倍硫印檢驗(yàn)、成品材力學(xué)、金相等檢測(cè)數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，為生產(chǎn)控制、質(zhì)量管理提供高效快捷的服務(wù)，為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)分析；數(shù)據(jù)共享；質(zhì)量預(yù)判；實(shí)驗(yàn)室管理；認(rèn)證體系

1 概述

隨著鋼鐵行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃“化解產(chǎn)能過(guò)剩、進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)性重組、遏制行業(yè)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、加大產(chǎn)品創(chuàng)新、促進(jìn)綠色發(fā)展，鼓勵(lì)企業(yè)走出”深層次指導(dǎo)意見(jiàn)出臺(tái)，柳鋼采取調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級(jí)應(yīng)對(duì)鋼鐵行業(yè)危機(jī)。公司大力推進(jìn)工業(yè)化與信息化深度融合，實(shí)施鋼廠MES項(xiàng)目，下面以柳鋼MES項(xiàng)目其中之一檢化驗(yàn)子系統(tǒng)為例，介紹LIMS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)共享、提高實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析速度與精度、規(guī)范實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和質(zhì)量管理各項(xiàng)工作[1]，完善CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

檢化驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是建立高效快速的信息化實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)送檢樣品進(jìn)行加密，制樣工作人員和化驗(yàn)工作人員無(wú)法通過(guò)加密碼讀取到供貨商的信息，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商的信息與制樣過(guò)程、化驗(yàn)過(guò)程的隔斷，保證樣品檢化驗(yàn)過(guò)程的安全性。檢化驗(yàn)系統(tǒng)完成各類(lèi)檢測(cè)分析、試樣管理、質(zhì)量管理、規(guī)范（方法）管理、樣品管理等功能，跟蹤、監(jiān)控整理各類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果，并與其他系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，保證數(shù)據(jù)發(fā)布的及時(shí)和準(zhǔn)確。

3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3.1 試樣委托

3.1.1 接收委托處理

其他系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢化驗(yàn)委托指令生成下發(fā)，檢化驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)接收處理其他系統(tǒng)下發(fā)的委托指令。檢化驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)下發(fā)電文進(jìn)行解析，在登記畫(huà)面查詢(xún)委托檢驗(yàn)物料指令，如批號(hào)、物料、來(lái)樣時(shí)間、試樣類(lèi)型以及檢驗(yàn)項(xiàng)目等，對(duì)于必要信息進(jìn)行加密處理。接收到委托指令后選擇登記，并進(jìn)入檢化驗(yàn)流程。

3.1.2 人工委托處理

對(duì)于外圍樣、臨時(shí)樣，本系統(tǒng)提供人工委托功能。人工錄入樣品檢驗(yàn)批號(hào)、樣品名稱(chēng)、檢化驗(yàn)項(xiàng)目元素、送檢日期、送檢單位名稱(chēng)或個(gè)人、檢測(cè)費(fèi)用等，登記完成進(jìn)入檢化驗(yàn)流程，試驗(yàn)完成后按需打印報(bào)告單。

3.2 試樣登記

實(shí)物樣品送達(dá)實(shí)驗(yàn)室，接樣人員把樣品信息與檢化驗(yàn)系統(tǒng)中的委托指令進(jìn)行核對(duì)，如果樣品信息與委托指令一致，接收委托指令登記確認(rèn)，并自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部化驗(yàn)編號(hào)；如果樣品信息與委托指令不一致，拒絕委托指令登記確認(rèn)。接樣成功后系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)算試樣制樣時(shí)間，記錄制樣人等信息。在特有權(quán)限下，可以刪除不需要或錯(cuò)誤的委托指令，也可以將試樣由已登記狀態(tài)改變?yōu)槲吹怯洜顟B(tài)。

3.3 試樣交接

制樣人完成制樣并送交樣品到試驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)人員在試樣交接畫(huà)面點(diǎn)擊試樣交接確認(rèn)，系統(tǒng)記錄交接樣品時(shí)間及交接人員信息，標(biāo)記制樣結(jié)束時(shí)間和檢驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間，制樣后的留樣信息自動(dòng)入庫(kù)或人工入庫(kù)。

3.4 樣品管理

樣品管理包含備樣、殘樣，系統(tǒng)對(duì)制樣后的留樣自動(dòng)或人工選擇空試樣架編號(hào)存放，設(shè)定存放周期，超存放周期的樣品系統(tǒng)提示丟棄，系統(tǒng)提供樣品、樣架查詢(xún)。

3.5 試樣數(shù)據(jù)管理

3.5.1 試樣跟蹤查詢(xún)

系統(tǒng)記錄了從上位機(jī)接收檢驗(yàn)委托指令開(kāi)始，到試樣交接、登記、加工、檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)審核、發(fā)送報(bào)出，一個(gè)完整的檢化驗(yàn)周期流程的全部進(jìn)度狀態(tài)，方便實(shí)驗(yàn)室管理者隨時(shí)掌握試樣檢測(cè)分析進(jìn)度，通過(guò)跟蹤查詢(xún)可以精確地統(tǒng)計(jì)每個(gè)化驗(yàn)人員不同狀態(tài)下的工作量。

3.5.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)處理

化驗(yàn)人員通過(guò)設(shè)備或人工操作完成試樣分析后，在系統(tǒng)中記錄試樣的檢測(cè)分析結(jié)果，系統(tǒng)根據(jù)事先維護(hù)的公式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，并根據(jù)上位機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行比對(duì)，對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警提醒?；?yàn)人員可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工修正后提交，若確認(rèn)預(yù)警數(shù)據(jù)無(wú)誤，可進(jìn)行強(qiáng)制提交。

3.5.3 數(shù)據(jù)審核發(fā)送

檢測(cè)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)化驗(yàn)結(jié)果無(wú)誤后進(jìn)行數(shù)據(jù)審核，如檢查發(fā)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)異常，回退委托指令到試樣登記狀態(tài)，重新對(duì)試樣分析。數(shù)據(jù)經(jīng)審核后發(fā)送至上位機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行質(zhì)量判定。

3.5.4 質(zhì)量預(yù)判

檢化驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)給的質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)中自己維護(hù)的檢測(cè)物料項(xiàng)目上下限，自動(dòng)對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行質(zhì)量預(yù)判，對(duì)超限的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色提醒，告知檢測(cè)人員分析方法、試驗(yàn)條件等是否錯(cuò)誤。當(dāng)超限檢測(cè)數(shù)據(jù)保存后，系統(tǒng)將做記錄，為超限率統(tǒng)計(jì)提供可靠依據(jù)。

3.5.5 報(bào)表和臺(tái)賬打印

按照一定的查詢(xún)條件產(chǎn)生預(yù)定格式的報(bào)表，提供查詢(xún)、導(dǎo)出、打印檢化驗(yàn)報(bào)表、臺(tái)賬。

3.6 檢測(cè)設(shè)備管理

系統(tǒng)提供儀器設(shè)備的建檔、分類(lèi)查詢(xún)、定修計(jì)劃及維護(hù)管理，標(biāo)樣、備品備件的出入庫(kù)管理；計(jì)量器具的檢定，檢定周期管理及檢定提醒功能。

3.7 精度管理

3.7.1 A精度管理（抽樣管理）

同一個(gè)試樣由2個(gè)檢測(cè)人員用相同的檢測(cè)方法（同一臺(tái)設(shè)備）操作，把檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析?；蛘哌x擇生產(chǎn)樣進(jìn)行抽樣委托，系統(tǒng)將抽樣的檢測(cè)值與生產(chǎn)樣檢測(cè)值對(duì)比計(jì)算差值，最后生成極差趨勢(shì)圖。通過(guò)A精度管理，實(shí)時(shí)了解檢測(cè)人員操作誤差情況，保證檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.7.2 B精度管理（標(biāo)樣管理）

同一個(gè)試樣由2臺(tái)設(shè)備儀器檢測(cè)分析，把檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析?；蛘哌x擇需要做的標(biāo)樣進(jìn)行委托登記，系統(tǒng)將標(biāo)樣的檢測(cè)值與標(biāo)樣值進(jìn)行比對(duì)并計(jì)算差值，最后生成極差趨勢(shì)圖。通過(guò)B精度管理，隨時(shí)了解設(shè)備精準(zhǔn)情況，握檢測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性，保證檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.8 通信管理

系統(tǒng)之間通信使用IXCom通訊中間件進(jìn)行電文交互，在通訊管理畫(huà)面中配置通訊雙方的電文號(hào)、約定端口、通訊協(xié)議號(hào)等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間各類(lèi)電文的接收與發(fā)送，必要時(shí)可對(duì)電文的時(shí)序進(jìn)行控制，提供流量緩沖控制和校驗(yàn)功能，保證通信的可靠性、穩(wěn)定性。

3.9 數(shù)據(jù)采集管理

數(shù)據(jù)采集管理是集中管理各個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備儀器具備數(shù)據(jù)傳輸采集功能通信，通過(guò)串口或TCP/IP通信協(xié)議建立檢化驗(yàn)系統(tǒng)與設(shè)備儀器通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備儀器分析數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。檢驗(yàn)員在設(shè)備儀器上完成試樣分析，直接將分析結(jié)果由設(shè)備傳送到檢化驗(yàn)系統(tǒng)，無(wú)需人工輸入分析結(jié)果。

3.10 環(huán)境數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)提供人工錄入檢驗(yàn)站點(diǎn)定期時(shí)間段的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，以供查詢(xún)。

4 系統(tǒng)實(shí)施效果

4.1 提高實(shí)驗(yàn)室管理水平

依據(jù)GB/T 27025-2008標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和質(zhì)量管理各項(xiàng)工作，提高實(shí)驗(yàn)室人員綜合檢測(cè)能力和分析水平，提升檢測(cè)分析設(shè)備及相關(guān)外圍設(shè)備的處理能力，建立高效快速的信息化實(shí)驗(yàn)室，確保質(zhì)量管理工作更好的服務(wù)于鋼鐵廠的生產(chǎn)、科研[2]。

4.2 規(guī)范檢測(cè)分析工作流程

對(duì)樣品在實(shí)驗(yàn)室的流轉(zhuǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制，一方面支持多樣化的檢測(cè)分析流程，如允許快分實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)快速審核等，保證不同分析對(duì)象對(duì)于檢測(cè)流程的個(gè)性化要求；另一方面，規(guī)范樣品的登記、加工、交接、檢測(cè)、審核、發(fā)布等各個(gè)環(huán)節(jié)，劃分用戶責(zé)任范圍，提升實(shí)驗(yàn)室效率。

4.3 提高分析數(shù)據(jù)可靠性

檢化驗(yàn)系統(tǒng)專(zhuān)注于鋼鐵質(zhì)量檢驗(yàn)，在滿足各廠區(qū)、生產(chǎn)線的差異性需求的情況下，確保檢測(cè)分析中的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)可靠和完整。系統(tǒng)詳盡記錄每個(gè)分析數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、修改、審核、發(fā)布等過(guò)程，過(guò)濾無(wú)效數(shù)據(jù)，允許用戶全程跟蹤樣品的分析進(jìn)度，隨時(shí)追溯和復(fù)核歷史操作履歷和原始記錄。

4.4 間接經(jīng)濟(jì)效益

4.4.1 減少試樣周期

通過(guò)自動(dòng)采集傳輸，確保煉鋼過(guò)程分析的結(jié)果準(zhǔn)確及時(shí)，指導(dǎo)煉鋼生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)成品的周期管理，減少成品出庫(kù)周期。

4.4.2 降低人力

檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，自動(dòng)修約、計(jì)算，數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)布；規(guī)范試驗(yàn)室的操作規(guī)范，降低人員投入；自動(dòng)生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表；以量化數(shù)據(jù)考核人員的工作量、差錯(cuò)率等，提升操作人員的整體素質(zhì)。

4.4.3 減少差錯(cuò)

原料取制樣規(guī)范管理，減少質(zhì)量異議；維護(hù)各類(lèi)國(guó)家、產(chǎn)品、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各類(lèi)分析結(jié)果預(yù)警，準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)；分析數(shù)據(jù)保留全部操作痕跡，確?？勺匪菪?。

4.4.3 其他

跟蹤設(shè)備的狀態(tài)，負(fù)荷控制，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)樣品的申購(gòu)、領(lǐng)用及庫(kù)存管理，減少樣品的消耗；指導(dǎo)常用標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作，減少標(biāo)準(zhǔn)樣品的外購(gòu)；系統(tǒng)可全程管理外委檢測(cè)項(xiàng)目，為公司創(chuàng)造利潤(rùn)點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

柳鋼實(shí)驗(yàn)室涉及7個(gè)責(zé)任主體單位，共計(jì)15個(gè)實(shí)驗(yàn)室點(diǎn)，點(diǎn)多面廣，實(shí)驗(yàn)室之間檢測(cè)業(yè)務(wù)交叉復(fù)雜，沒(méi)有上檢化驗(yàn)系統(tǒng)之前實(shí)現(xiàn)規(guī)范統(tǒng)一管理難度非常大。柳鋼檢化驗(yàn)系統(tǒng)建立與實(shí)現(xiàn)后，規(guī)范了全廠檢化驗(yàn)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，從各道工序接受試驗(yàn)指令和試樣信息，經(jīng)試樣處理、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)判斷、到分析和傳輸?shù)娜^(guò)程的生產(chǎn)組織、生產(chǎn)跟蹤和質(zhì)量管理等，組成一套完整的檢化驗(yàn)綜合管理和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控體系[3]，提升了試驗(yàn)室檢測(cè)能力和管理水平，優(yōu)化了CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系。

參考文獻(xiàn)

[1]劉靜，朱龍江.LIMS軟件在梅鋼檢化驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2013，S1：549-551.

[2]寶信軟件.檢化驗(yàn)管理系統(tǒng)解決方案[Z].

[3]楊揚(yáng).基于管控一體化的煉鋼檢化驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].復(fù)旦大學(xué)，2012.