檢化驗系統的實現

摘 要：柳鋼檢化驗系統負責進場采購原輔料檢測分析，過程產品質量檢驗控制，煉鐵、煉鋼過程中的成分控制分析，連鑄坯的低倍硫印檢驗、成品材力學、金相等檢測數據的收集、整理和分析，為生產控制、質量管理提供高效快捷的服務，為企業降低生產成本。

關鍵詞：檢測分析；數據共享；質量預判；實驗室管理；認證體系

1 概述

隨著鋼鐵行業十三五發展規劃“化解產能過剩、進行大型結構性重組、遏制行業無序競爭、加大產品創新、促進綠色發展，鼓勵企業走出”深層次指導意見出臺，柳鋼采取調結構、轉型升級應對鋼鐵行業危機。公司大力推進工業化與信息化深度融合，實施鋼廠MES項目，下面以柳鋼MES項目其中之一檢化驗子系統為例，介紹LIMS系統在實現檢化驗數據共享、提高實驗室檢測分析速度與精度、規范實驗室檢測和質量管理各項工作[1]，完善CNAS實驗室認證體系。

2 系統設計目標

檢化驗系統的設計目標是建立高效快速的信息化實驗室，通過對送檢樣品進行加密，制樣工作人員和化驗工作人員無法通過加密碼讀取到供貨商的信息，實現供應商的信息與制樣過程、化驗過程的隔斷，保證樣品檢化驗過程的安全性。檢化驗系統完成各類檢測分析、試樣管理、質量管理、規范（方法）管理、樣品管理等功能，跟蹤、監控整理各類試驗結果，并與其他系統實時通訊，保證數據發布的及時和準確。

3 系統功能結構

3.1 試樣委托

3.1.1 接收委托處理

其他系統負責檢化驗委托指令生成下發，檢化驗系統自動接收處理其他系統下發的委托指令。檢化驗系統對下發電文進行解析，在登記畫面查詢委托檢驗物料指令，如批號、物料、來樣時間、試樣類型以及檢驗項目等，對于必要信息進行加密處理。接收到委托指令后選擇登記，并進入檢化驗流程。

3.1.2 人工委托處理

對于外圍樣、臨時樣，本系統提供人工委托功能。人工錄入樣品檢驗批號、樣品名稱、檢化驗項目元素、送檢日期、送檢單位名稱或個人、檢測費用等，登記完成進入檢化驗流程，試驗完成后按需打印報告單。

3.2 試樣登記

實物樣品送達實驗室，接樣人員把樣品信息與檢化驗系統中的委托指令進行核對，如果樣品信息與委托指令一致，接收委托指令登記確認，并自動生成實驗室內部化驗編號；如果樣品信息與委托指令不一致，拒絕委托指令登記確認。接樣成功后系統開始計算試樣制樣時間，記錄制樣人等信息。在特有權限下，可以刪除不需要或錯誤的委托指令，也可以將試樣由已登記狀態改變為未登記狀態。

3.3 試樣交接

制樣人完成制樣并送交樣品到試驗室進行檢測，檢驗人員在試樣交接畫面點擊試樣交接確認，系統記錄交接樣品時間及交接人員信息，標記制樣結束時間和檢驗開始時間，制樣后的留樣信息自動入庫或人工入庫。

3.4 樣品管理

樣品管理包含備樣、殘樣，系統對制樣后的留樣自動或人工選擇空試樣架編號存放，設定存放周期，超存放周期的樣品系統提示丟棄，系統提供樣品、樣架查詢。

3.5 試樣數據管理

3.5.1 試樣跟蹤查詢

系統記錄了從上位機接收檢驗委托指令開始，到試樣交接、登記、加工、檢驗、數據審核、發送報出，一個完整的檢化驗周期流程的全部進度狀態，方便實驗室管理者隨時掌握試樣檢測分析進度，通過跟蹤查詢可以精確地統計每個化驗人員不同狀態下的工作量。

3.5.2 檢測數據處理

化驗人員通過設備或人工操作完成試樣分析后，在系統中記錄試樣的檢測分析結果，系統根據事先維護的公式對數據進行自動計算，并根據上位機提供的標準信息進行比對，對超出標準的數據進行預警提醒。化驗人員可對數據進行人工修正后提交，若確認預警數據無誤，可進行強制提交。

3.5.3 數據審核發送

檢測人員對數據進行檢查，確認化驗結果無誤后進行數據審核，如檢查發現分析數據異常，回退委托指令到試樣登記狀態，重新對試樣分析。數據經審核后發送至上位機系統，進行質量判定。

3.5.4 質量預判

檢化驗系統根據上位機給的質量判定標準或系統中自己維護的檢測物料項目上下限，自動對比檢測數據，進行質量預判，對超限的檢測數據進行顏色提醒，告知檢測人員分析方法、試驗條件等是否錯誤。當超限檢測數據保存后，系統將做記錄，為超限率統計提供可靠依據。

3.5.5 報表和臺賬打印

按照一定的查詢條件產生預定格式的報表，提供查詢、導出、打印檢化驗報表、臺賬。

3.6 檢測設備管理

系統提供儀器設備的建檔、分類查詢、定修計劃及維護管理，標樣、備品備件的出入庫管理；計量器具的檢定，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）

同一個試樣由2個檢測人員用相同的檢測方法（同一臺設備）操作，把檢測數據結果進行對比分析。或者選擇生產樣進行抽樣委托，系統將抽樣的檢測值與生產樣檢測值對比計算差值，最后生成極差趨勢圖。通過A精度管理，實時了解檢測人員操作誤差情況，保證檢測分析結果的準確性。

3.7.2 B精度管理（標樣管理）

同一個試樣由2臺設備儀器檢測分析，把檢測數據結果進行對比分析。或者選擇需要做的標樣進行委托登記，系統將標樣的檢測值與標樣值進行比對并計算差值，最后生成極差趨勢圖。通過B精度管理，隨時了解設備精準情況，握檢測設備的穩定性，保證檢測分析結果的準確性。

3.8 通信管理

系統之間通信使用IXCom通訊中間件進行電文交互，在通訊管理畫面中配置通訊雙方的電文號、約定端口、通訊協議號等實現系統之間各類電文的接收與發送，必要時可對電文的時序進行控制，提供流量緩沖控制和校驗功能，保證通信的可靠性、穩定性。

3.9 數據采集管理

數據采集管理是集中管理各個實驗室設備儀器具備數據傳輸采集功能通信，通過串口或TCP/IP通信協議建立檢化驗系統與設備儀器通信，實現設備儀器分析數據自動采集。檢驗員在設備儀器上完成試樣分析，直接將分析結果由設備傳送到檢化驗系統，無需人工輸入分析結果。

3.10 環境數據管理

系統提供人工錄入檢驗站點定期時間段的溫度、濕度等數據，以供查詢。

4 系統實施效果

4.1 提高實驗室管理水平

依據GB/T 27025-2008標準體系，規范實驗室檢測和質量管理各項工作，提高實驗室人員綜合檢測能力和分析水平，提升檢測分析設備及相關外圍設備的處理能力，建立高效快速的信息化實驗室，確保質量管理工作更好的服務于鋼鐵廠的生產、科研[2]。

4.2 規范檢測分析工作流程

對樣品在實驗室的流轉進行嚴格控制，一方面支持多樣化的檢測分析流程，如允許快分實驗室自動快速審核等，保證不同分析對象對于檢測流程的個性化要求；另一方面，規范樣品的登記、加工、交接、檢測、審核、發布等各個環節，劃分用戶責任范圍，提升實驗室效率。

4.3 提高分析數據可靠性

檢化驗系統專注于鋼鐵質量檢驗，在滿足各廠區、生產線的差異性需求的情況下，確保檢測分析中的細節數據可靠和完整。系統詳盡記錄每個分析數據的創建、修改、審核、發布等過程，過濾無效數據，允許用戶全程跟蹤樣品的分析進度，隨時追溯和復核歷史操作履歷和原始記錄。

4.4 間接經濟效益

4.4.1 減少試樣周期

通過自動采集傳輸，確保煉鋼過程分析的結果準確及時，指導煉鋼生產。通過對成品的周期管理，減少成品出庫周期。

4.4.2 降低人力

檢測數據自動采集，自動修約、計算，數據自動發布；規范試驗室的操作規范，降低人員投入；自動生成各類統計分析報表；以量化數據考核人員的工作量、差錯率等，提升操作人員的整體素質。

4.4.3 減少差錯

原料取制樣規范管理，減少質量異議；維護各類國家、產品、企業標準，對各類分析結果預警，準確指導生產；分析數據保留全部操作痕跡，確保可追溯性。

4.4.3 其他

跟蹤設備的狀態，負荷控制，延長設備的使用壽命；規范標準樣品的申購、領用及庫存管理，減少樣品的消耗；指導常用標準樣品的制作，減少標準樣品的外購；系統可全程管理外委檢測項目，為公司創造利潤點。

5 結束語

柳鋼實驗室涉及7個責任主體單位，共計15個實驗室點，點多面廣，實驗室之間檢測業務交叉復雜，沒有上檢化驗系統之前實現規范統一管理難度非常大。柳鋼檢化驗系統建立與實現后，規范了全廠檢化驗業務，實現了統一管理，從各道工序接受試驗指令和試樣信息，經試樣處理、數據收集、數據判斷、到分析和傳輸的全過程的生產組織、生產跟蹤和質量管理等，組成一套完整的檢化驗綜合管理和產品質量監控體系[3]，提升了試驗室檢測能力和管理水平，優化了CNAS實驗室認證體系。

參考文獻

[1]劉靜，朱龍江.LIMS軟件在梅鋼檢化驗系統中的應用[J].冶金自動化，2013，S1：549-551.

[2]寶信軟件.檢化驗管理系統解決方案[Z].

[3]楊揚.基于管控一體化的煉鋼檢化驗系統設計與實現[D].復旦大學，2012.