建設質(zhì)檢智慧型實驗室實現(xiàn)機器換人的思考探索與實踐

盛驍駿 張杭斌 林王琳

摘要：隨著工業(yè)機器人等智能裝備和物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，“機器換人”已成為大勢所趨，通過“機器換人”提高勞動生產(chǎn)率，解決用工難題，提升職業(yè)健康和安全生產(chǎn)水平已成為工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。實驗室是檢測機構(gòu)的重要組成部分，如何開發(fā)自動化檢測設備或自動化流水線對檢測機構(gòu)進行智能化技術改造，建設質(zhì)檢智慧型實驗室，實現(xiàn)增效、提質(zhì)、保安全，已成為當前提升檢驗檢測工作效率，提升客戶滿意度的重要手段。本文通過我所改造檢驗檢測設備，建立“智慧檢測”示范試點，初步探索如何建設質(zhì)檢智慧型實驗室。

Abstract： With the rapid development of intelligent equipment and IoT technologies such as industrial robots， "machine substitution" has become a general trend. Through "machine substitution" to increase labor productivity， solve labor problems， and improve occupational health and safety production levels have become industrial The inevitable choice of enterprise transformation and upgrading. The laboratory is an important part of the testing organization. How to develop automated testing equipment or automated assembly lines to carry out intelligent technological transformation of testing organizations， build quality inspection smart laboratories， realize efficiency enhancement， quality improvement and security protection， has become the current upgrade inspection An important means of detecting work efficiency and improving customer satisfaction. This article through the transformation of our inspection and testing equipment， the establishment of

"wisdom testing" pilot demonstration， a preliminary exploration of how to build a smart laboratory quality inspection.

關鍵詞：智慧型實驗室；機器換人；智慧檢測

Key words： smart laboratory；machine substitution；smart detection

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0012-03

1 相關背景

1.1 概述

我所檢驗設備—牛津儀器（OXFORD INSTRUMENTS）全譜直讀光譜儀（FOUNDRY-MASTER PRO），是物理方法分析金屬材料化學成分的主要設備。該儀器由計算機控制，檢測所得到的結(jié)果（數(shù)據(jù)）保存在計算機內(nèi)，并可以通過打印機打印有關內(nèi)容。目前，這些數(shù)據(jù)通過人工手動抄寫到原始記錄中，并手動錄入數(shù)據(jù)至報告軟件中，最終通過打印出具報告。

經(jīng)過以上所述的多道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄的過程，由于數(shù)據(jù)個數(shù)多，且每個數(shù)據(jù)由多位數(shù)字組成，容易出現(xiàn)差錯。由于一般的工程或產(chǎn)品所用的金屬材料含有多種金屬和非金屬元素，成分分析需要為各種元素的含量提供數(shù)據(jù)。一般地，一次檢測往往會產(chǎn)生5個以上數(shù)據(jù)，且各個數(shù)據(jù)位數(shù)多。在填寫原始記錄、出具報告轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)時，較為麻煩，容易出現(xiàn)人為差錯。

1.2 必要性

根據(jù)省局對我所智慧檢測示范試點建設的要求，擬以全譜直讀光譜儀為對象，作為智慧檢測項目建設的試點。

智慧檢測信息化工程是使用信息技術與檢驗檢測相結(jié)合的一種嘗試。目的是減少檢驗檢測工作量、減少檢驗檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄等過程、提高工作效率；減少過程人為差錯、提高數(shù)據(jù)和結(jié)果的準確性；實現(xiàn)檢測全過程自動化甚至無人干預自動化，或?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)視、遠程控制、遠程控制等功能。

如前款“概述”中所述，我所所用的金屬材料化學成分分析用直讀光譜儀，雖然檢測過程實現(xiàn)了計算機控制，操作也相當簡單，且能產(chǎn)生檢測結(jié)果數(shù)據(jù)文件，但完成檢測至出具報告中間有多個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄的過程，通過“智慧檢測”建設，可以減少人員工作量，又可避免因人工轉(zhuǎn)錄所可能出現(xiàn)的差錯。

1.3 可行性

我所大多數(shù)的主要設備具備實現(xiàn)網(wǎng)絡連接的技術條件。近年來，在省局的大力支持下，我所的檢測裝備得到了大力提升，絕大多數(shù)主要設備是近3年購入的，并以由計算機或PLC控制為多，具備基本的USB、232或485等通訊接口。只要作適當改造或加裝轉(zhuǎn)換接口，針對性開發(fā)中間程序（通訊、轉(zhuǎn)換、動態(tài)鏈接等程序或軟件），應能實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊。

根據(jù)省局的要求，我所考慮從易到難，以開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為試點，嘗試智慧檢測建設。經(jīng)對我所具有計算機或PLC控制的設備的情況進行摸底，PLC控制的設備實現(xiàn)其與網(wǎng)絡通訊存在較大的軟硬件支撐，實現(xiàn)智慧檢測難度大、投入多，而由計算機控制的設備中，有些其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不開放，難以讀取。具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開放的設備，是我們開展“智慧檢測”建設試點的首選。經(jīng)分析，我所所用的直讀光譜儀檢測結(jié)果產(chǎn)生一個文件。該文件為文本類型，其中各數(shù)據(jù)以逗號分隔，易實現(xiàn)讀取，可以為“實驗室管理系統(tǒng)”所用。

2 功能簡介

總體要求：能自動讀取、計算、分析檢驗設備出具的檢驗結(jié)果，能自動將設備生成的檢驗結(jié)果值錄入業(yè)務系統(tǒng)中，并自動生成報告、原始記錄。系統(tǒng)可以自動分析這些不同格式數(shù)據(jù)格式中的關鍵信息（比如項目信息），攫取后自動錄入業(yè)務系統(tǒng)。在擴展上，以后增加不同的設備，不同的數(shù)據(jù)格式，本系統(tǒng)能進行自定義配置，不用二次開發(fā)，就能識別各類數(shù)據(jù)庫格式里的關鍵信息進行攫?。ū热珥椖棵Q及項目值等）。

2.1 讀取設置

①項目設置：配置設備輸出項目內(nèi)容跟業(yè)務系統(tǒng)項目庫的對應關系，可以設置項目名稱、項目編號設備與業(yè)務系統(tǒng)的對應關系，對于多個產(chǎn)品不同參數(shù)相同名稱能夠自定義索引和定位。

②元素設置：可以定義項目名稱、項目值、時間等信息在數(shù)據(jù)文本中的二維關系，便于系統(tǒng)自動攫取對應的內(nèi)容到業(yè)務系統(tǒng)。

③導入：可以設置某些設備的數(shù)據(jù)格式文件、圖形文件等路徑，便于系統(tǒng)自動讀取。

2.2 業(yè)務處理

①原始記錄：原始記錄主要在業(yè)務系統(tǒng)中生成，數(shù)據(jù)來源為2個地方，一個是業(yè)務系統(tǒng)的收發(fā)數(shù)據(jù)，一個是智慧檢測系統(tǒng)的檢驗數(shù)據(jù)，用戶可以自定義原始記錄模版樣式，可以自定義模版與產(chǎn)品、參數(shù)的對應關系，可以自動取得用戶登錄授權信息，自動加入電子簽名，檢驗結(jié)束后自動生成整份原始記錄。

②報告：報告主要在業(yè)務系統(tǒng)中自動生成，數(shù)據(jù)來源為多個地方，一個是業(yè)務系統(tǒng)的收發(fā)數(shù)據(jù)，包括委托單位、聯(lián)系人、電話、型號規(guī)格、樣品名稱、項目信息、依據(jù)標準、檢驗設備信息等，一個是檢驗過程信息如：檢驗時間、檢驗結(jié)論、檢驗人員、審核人、批準人、批準時間等，一個是設備試驗數(shù)據(jù)由智慧檢測系統(tǒng)自動讀取分析計算。不同產(chǎn)品的不同報告模版支持自定義修改、上傳，可自定義綁定產(chǎn)品、參數(shù)、報告模版的關系。

③參數(shù)：配置各類設備的檢驗參數(shù)信息，包括參數(shù)的編碼信息，名稱等。

2.3用戶管理

權限組管理：按組分配操作權限，可以按部門、單位、超級管理員等組別分配相應權限，分配權限以可視化的樹形結(jié)構(gòu)為宜，直觀易懂，操作簡便。其中人員、部門、組織結(jié)構(gòu)信息與業(yè)務系統(tǒng)保持一致。

用戶權限管理：設置所有人員的操作權限，配置可操作菜單及可操作頁面控件，設置人員的個性化菜單、快捷菜單，可以直接將操作員拖入權限組，同時享受權限組擁有的操作權限。用戶信息以業(yè)務系統(tǒng)人員信息為準，基礎數(shù)據(jù)源為業(yè)務系統(tǒng)。

2.4 技術路線

①設備所用的控制計算機增加網(wǎng)絡通訊接口，接入內(nèi)部網(wǎng)絡。

②委托“實驗室管理系統(tǒng)”開發(fā)單位增加數(shù)據(jù)讀取轉(zhuǎn)換程序（模塊）、與設備控制計算機的通訊程序（模塊）和相關的人機界面，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸。

③數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)錄至“實驗室管理系統(tǒng)”的相關報告的欄目中。

3 系統(tǒng)應用方案

3.1 流程

3.2 模塊圖

4 績效成果

4.1 亮點

4.1.1 透明采集

以往實驗人員在在實驗時，需要一邊進行檢測，一邊手工記錄實驗數(shù)據(jù)，過程繁瑣，容易出現(xiàn)手誤，工作效率低，實驗數(shù)據(jù)復用（生成報告、存檔等）還需耗費大量時間進行手工操作。引用此項目后，工作人員無需操作此項目系統(tǒng)，對于實驗人員來說，軟件是透明的，不存在的，自動采集系統(tǒng)在后臺自動運行，實驗人員只需按照規(guī)程進行實驗，實驗結(jié)束后，所有的檢測數(shù)據(jù)自動采集到數(shù)據(jù)平臺進行后端處理。

4.1.2 智能分析

以往試驗人員在實驗數(shù)據(jù)采集后，還需按照標準進行數(shù)據(jù)的計算、分析，人工計算過程是最容易出現(xiàn)失誤的。引用此項目后，所有的計算與分析將由系統(tǒng)在后臺根據(jù)預設的標準自動進行，實驗一結(jié)束，結(jié)果就已經(jīng)產(chǎn)生。

4.1.3 三報一體

原始記錄報表、報告、統(tǒng)計報表在實驗結(jié)束后，系統(tǒng)就已經(jīng)自動生成，大大提高工作效率。

4.2 應用成效

4.2.1 效率

應用此系統(tǒng)后，實驗人員的工作效率大大提高，由人工參與的原來5個大環(huán)節(jié)（實驗、記錄、計算、出報告、統(tǒng)計）縮減到現(xiàn)在的單一環(huán)節(jié)（實驗），工作效率大大提高。

4.2.2 準確

應用此系統(tǒng)后，原始記錄與報告制作的手工失誤率大大減少，實驗無誤，數(shù)據(jù)無誤，實驗人員只需認真做完每一次實驗即可。

4.2.3 服務

大大提高了客戶滿意度，檢測時間縮短、失誤率減少、客戶的滿意度大大提升。

5 結(jié)束語

我所以智慧檢測”示范試點建設為契機，通過機器換人提高了檢測效率，提升了服務質(zhì)量。在未來檢驗檢測行業(yè)的發(fā)展中，無疑是誰掌握了高端技術，舍得投入進行技術改造，誰具有創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展的能力，誰就能在該行業(yè)中擁有話語權。在當今這個智能化城市、智能化交通、智能化工廠遍布智能化的時代，檢測機構(gòu)建設智慧型實驗室，通過機器換人進行產(chǎn)業(yè)升級是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的大趨勢。

參考文獻：

[1]董勤霞，馬仁和，林世芬，王吉華，陳芝芬.建設智慧型工廠實現(xiàn)機器換人的思考與實踐.針織工業(yè)，2015（2）.