石化行業(yè)智能化驗室設(shè)計與研究

竇文琦 孫士學 秦文江

[摘 ? ?要] 隨著石油化工行業(yè)信息化建設(shè)的逐步推進，化驗室數(shù)字化程度越來越高，儀器和系統(tǒng)越來越復雜，數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，通過信息系統(tǒng)優(yōu)化化驗室管理流程，充分共享化驗成果和檢驗結(jié)果，通過硬件自動化、系統(tǒng)集成化、工作流智能化的智能化驗室，可以將分散的數(shù)據(jù)充分集中化、系統(tǒng)化，全面管理化驗室工作流程。

[關(guān)鍵詞] 智能化驗室;LIMS;質(zhì)量管理;數(shù)據(jù)共享

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 027

[中圖分類號] F270.7 ? ?[文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2019）19- 0062- 04

1 ? ? ?引 ? ?言

隨著石油化工行業(yè)信息化建設(shè)的逐步推進，化驗室數(shù)字化程度越來越高，儀器和系統(tǒng)越來越復雜，數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，管理海量數(shù)據(jù)正迅速成為阻礙化驗室的最大問題，通過信息系統(tǒng)將石油化工企業(yè)化驗室有機的統(tǒng)一的管理起來已經(jīng)成為各石油化工企業(yè)信息化建設(shè)的迫切需要，為了優(yōu)化化驗室管理流程，充分共享化驗成果和檢驗結(jié)果，通過硬件自動化、系統(tǒng)集成化、工作流智能化的智能化驗室，可以將分散的數(shù)據(jù)充分集中化、系統(tǒng)化，全面管理化驗室工作流程。

2 ? ? ?總體原則

本著先進實用、安全穩(wěn)定、可擴展維護性強的原則進行，遵循ISO/IEC 17025標準，實現(xiàn)對實驗室的儀器、樣品、數(shù)據(jù)、材料、質(zhì)量、人員等資源的全面管理。

2.1 ? 實用性

必須具有實用性，符合業(yè)務工作開展、管理的實際需要、提高工作效率，并適應不斷變化的工作、業(yè)務、管理需求。進而逐步規(guī)范公司的工作流程。

2.2 ? 先進性

選用國內(nèi)先進技術(shù)，充分預計到系統(tǒng)未來發(fā)展的需要和吸收國內(nèi)外潛在新技術(shù)的可能性。

2.3 ? 穩(wěn)定可靠性

系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，能夠確保各項工作正常運轉(zhuǎn)，不會因錯誤的操作或其他原因?qū)е聰?shù)據(jù)錯誤或系統(tǒng)失敗。特別是保證數(shù)據(jù)庫的存儲和備份安全可靠。

2.4 ? 可擴充性

各應用系統(tǒng)應充分體現(xiàn)需求多變的特性，易于進行功能擴充，并為其他業(yè)務應用軟件提供靈活的接口鏈接;在用戶需求和系統(tǒng)運行環(huán)境變化時，最大限度降低由此引發(fā)的系統(tǒng)維護代價。

2.5 ? 安全性

安全問題設(shè)計商業(yè)、集體利益，整個系統(tǒng)必須具有良好的安全性和保密性，提供全面的安全保障措施，采用多級權(quán)限控制方式，提供完整的操作日志和用戶實時監(jiān)測

2.6 ? 易操作性

應用界面的友好性、易操作性。統(tǒng)一美觀的界面、詳盡方便的幫助、智能化的提示和簡便的操作。

2.7 ? 易維護

充分考慮整體系統(tǒng)的可操作性、可擴充性，易于運維人員維護。

3 ? ? ?現(xiàn)狀與需求分析

石化行業(yè)質(zhì)檢部門負責最終產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控、檢查、分析和改善，起到控制和預防產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生問題的關(guān)鍵作用?？焖俑咝У闹悄芑炇蚁到y(tǒng)的建立對于生產(chǎn)需求具有現(xiàn)實意義。

在實施質(zhì)量檢測過程中，大量的規(guī)范性操作技術(shù)文件、各種檢測報告、儀器測試原始數(shù)據(jù)、儀器隨機檔案資料、備品備件等管理需要一定的人力物力，相當一部分工作內(nèi)容具有重復性特征和資源共享使用需求，完全可以依托計算機自動化輔助管理系統(tǒng)開發(fā)的管理模塊實現(xiàn)智能管理。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算的迅猛發(fā)展，高速率，大容量，低延遲，使萬物互聯(lián)的實現(xiàn)成為可能，為計算機自動化輔助管理系統(tǒng)發(fā)揮更全面、更強大的功能奠定了硬件基礎(chǔ)。

4 ? ? ?功能設(shè)計研究

根據(jù)化驗室業(yè)務及相關(guān)系統(tǒng)應用現(xiàn)狀，智能化驗室功能初步設(shè)計主要包括化驗智能化管理、化驗室日常管理、質(zhì)量管理及監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享融合等功能。如圖1所示。

4.1 ? 化驗智能化管理

針對化驗室質(zhì)檢分析業(yè)務，通過信息化模式下智能管理樣品及試劑相關(guān)基礎(chǔ)信息、靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)，支持各業(yè)務流程無紙化管理。

（1）標準工作流的管理：從分析任務下達，任務分配，結(jié)果錄入，結(jié)果審核、報告審核等方面管理整個檢測分析流程。通過建立不同階段工作流的模板，可以實現(xiàn)各種類型樣品、各級審核的規(guī)范化管理。

（2）樣品檢驗管理：依據(jù)產(chǎn)品類型和分廠、生產(chǎn)裝置的不同設(shè)定樣品來源。常用的樣品類型包括原料、成品、半成品、中控、水質(zhì)等。每個樣品包含若干數(shù)量的分析方法、采樣點、檢測單等，每個分析方法包含若干分析項目，每個分析項目包含該樣品的具體分析參數(shù)，如名稱、數(shù)據(jù)單位、分析頻次、規(guī)格指標、內(nèi)控指標等。實時記錄樣品登樣或接收的信息，實現(xiàn)樣品結(jié)果錄入、審核、判等、發(fā)布等全流程的操作，并可以實時查詢核對相關(guān)信息。結(jié)合工作流中的設(shè)置，可以對樣品的各種操作環(huán)節(jié)實現(xiàn)非常精確的控制。

（3）自動調(diào)度管理：通過自動調(diào)度實現(xiàn)固定頻次樣品的自動登記，通過LIMS調(diào)度程序的優(yōu)化，保證樣品自動調(diào)度的正常運行，進一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（4）標準試劑管理：滿足化驗室日常消耗的物品信息的管理，建立標準試劑管理，全面定期管理實驗室標準試劑，可以監(jiān)督標準品/試劑都處于有效狀態(tài)中，杜絕過期物質(zhì)和試劑的使用。

（5）原始記錄單管理：在系統(tǒng)內(nèi)錄入分析化驗結(jié)果，通過不同樣品的分析模版自動生成原始記錄單，實現(xiàn)無紙化管理分析原始記錄，實現(xiàn)全程跟蹤追溯，利于質(zhì)量的管理和控制。

（6）電子合格證管理：利用報表開發(fā)工具，開發(fā)公司不同樣品的合格證模版，并與Microsoft Word和Excel，以及Adobe PDF閱讀器等實現(xiàn)無縫連接，實現(xiàn)合格證打印、導出，同時實現(xiàn)電子簽名，節(jié)省了人工簽名蓋章的時間和精力，提高質(zhì)檢人員的工作效率。

4.2 ? 化驗室日常管理

（1）人員管理：幫助實驗室人員進行基本信息、崗位、工作權(quán)限等信息管理。將分析人員與實際的儀器操作以及實驗分析相關(guān)聯(lián)，可統(tǒng)計實驗室人員的結(jié)構(gòu)信息，并根據(jù)分析項目、樣品等對人員進行工作量統(tǒng)計。

（2）儀器管理：幫助建立實驗室儀器設(shè)備基本檔案，記錄儀器維護、校準、修理、零部件等信息。通過擴展開發(fā)，儀器管理內(nèi)容還可包括儀器到貨驗收、啟用登記、故障登記、檢修及巡檢記錄和報廢登記等;同時可實現(xiàn)儀器校驗和維護周期的自動提醒，并保障只有可用狀態(tài)的儀器設(shè)備在檢驗執(zhí)行中才能被選用。

（3）批次管理：建立全面的批次管理，對從原材料到成品的生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一嚴格的管理，保證產(chǎn)品在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中質(zhì)量信息的可追溯性。

（4）庫存管理：對實驗室的儀器設(shè)備、試劑等庫存物品的存量進行有效的管理，以便防止庫存的不足和過量，實現(xiàn)庫存的動態(tài)管理，提高實驗室的工作效率，合理利用資源，降低分析成本，減少庫存浪費。

（5）文檔管理：對實驗室相關(guān)的文檔資料進行必要的管理，結(jié)合標準信息管理平臺，可以對實驗室的文檔進行分類管理，及時掌握文檔的使用狀況，對具有有效期的文檔進行過期提醒。

4.3 ? 質(zhì)量管理及監(jiān)控

通過數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析技術(shù)，為公司提供產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和管理工具，如圖2所示。

（1）質(zhì)量查詢：通過網(wǎng)頁查詢、趨勢圖、對比圖、報表等方式，對主要產(chǎn)品的質(zhì)量指標、分析檢驗結(jié)果進行實時展示。

（2）質(zhì)量預警：實時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量信息，對有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標出現(xiàn)超過內(nèi)控指標或產(chǎn)品指標的重要狀況進行通報，加強監(jiān)管的力度，及時預警預防各種質(zhì)量事故。

（3）質(zhì)量追溯：對公司的產(chǎn)品質(zhì)量信息進行分析和展示，并給出質(zhì)量控制和改進建議，對不合格品和質(zhì)量事故等進行實時跟蹤和追溯。

（4）統(tǒng)計分析：應用統(tǒng)計學手段，集成各種產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過電子報告、報表等形式，實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量、合格率、質(zhì)量對標等的統(tǒng)計分析。

4.4 ? 數(shù)據(jù)共享融合

更好更安全的實現(xiàn)共享質(zhì)量數(shù)據(jù)，為其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一的質(zhì)量數(shù)據(jù)源。利用OPC、Oracle數(shù)據(jù)庫、.NET等技術(shù)，通過接口開發(fā)，向MES系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、主數(shù)據(jù)系統(tǒng)、其他質(zhì)量系統(tǒng)等提供質(zhì)量數(shù)據(jù)。

5 ? ? ?結(jié) ? ?論

通過化驗智能化管理、化驗室日常管理、質(zhì)量管理及監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享融合等功能，將分散的數(shù)據(jù)充分集中化、系統(tǒng)化，全面管理化驗室工作流程，實現(xiàn)自動化、集成化、智能化的化驗室。

主要參考文獻

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