建設質檢智慧型實驗室實現機器換人的思考探索與實踐

盛驍駿 張杭斌 林王琳

摘要：隨著工業機器人等智能裝備和物聯網技術的快速發展，“機器換人”已成為大勢所趨，通過“機器換人”提高勞動生產率，解決用工難題，提升職業健康和安全生產水平已成為工業企業轉型升級的必然選擇。實驗室是檢測機構的重要組成部分，如何開發自動化檢測設備或自動化流水線對檢測機構進行智能化技術改造，建設質檢智慧型實驗室，實現增效、提質、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，檢測所得到的結果（數據）保存在計算機內，并可以通過打印機打印有關內容。目前，這些數據通過人工手動抄寫到原始記錄中，并手動錄入數據至報告軟件中，最終通過打印出具報告。

經過以上所述的多道數據轉錄的過程，由于數據個數多，且每個數據由多位數字組成，容易出現差錯。由于一般的工程或產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據。一般地，一次檢測往往會產生5個以上數據，且各個數據位數多。在填寫原始記錄、出具報告轉數據時，較為麻煩，容易出現人為差錯。

1.2 必要性

根據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、減少檢驗檢測數據轉錄等過程、提高工作效率；減少過程人為差錯、提高數據和結果的準確性；實現檢測全過程自動化甚至無人干預自動化，或實現遠程監視、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，雖然檢測過程實現了計算機控制，操作也相當簡單，且能產生檢測結果數據文件，但完成檢測至出具報告中間有多個數據轉錄的過程，通過“智慧檢測”建設，可以減少人員工作量，又可避免因人工轉錄所可能出現的差錯。

1.3 可行性

我所大多數的主要設備具備實現網絡連接的技術條件。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換接口，針對性開發中間程序（通訊、轉換、動態鏈接等程序或軟件），應能實現網絡通訊。

根據省局的要求，我所考慮從易到難，以開放的數據結構作為試點，嘗試智慧檢測建設。經對我所具有計算機或PLC控制的設備的情況進行摸底，PLC控制的設備實現其與網絡通訊存在較大的軟硬件支撐，實現智慧檢測難度大、投入多，而由計算機控制的設備中，有些其數據結構不開放，難以讀取。具有數據結構開放的設備，是我們開展“智慧檢測”建設試點的首選。經分析，我所所用的直讀光譜儀檢測結果產生一個文件。該文件為文本類型，其中各數據以逗號分隔，易實現讀取，可以為“實驗室管理系統”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果，能自動將設備生成的檢驗結果值錄入業務系統中，并自動生成報告、原始記錄。系統可以自動分析這些不同格式數據格式中的關鍵信息（比如項目信息），攫取后自動錄入業務系統。在擴展上，以后增加不同的設備，不同的數據格式，本系統能進行自定義配置，不用二次開發，就能識別各類數據庫格式里的關鍵信息進行攫取（比如項目名稱及項目值等）。

2.1 讀取設置

①項目設置：配置設備輸出項目內容跟業務系統項目庫的對應關系，可以設置項目名稱、項目編號設備與業務系統的對應關系，對于多個產品不同參數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、時間等信息在數據文本中的二維關系，便于系統自動攫取對應的內容到業務系統。

③導入：可以設置某些設備的數據格式文件、圖形文件等路徑，便于系統自動讀取。

2.2 業務處理

①原始記錄：原始記錄主要在業務系統中生成，數據來源為2個地方，一個是業務系統的收發數據，一個是智慧檢測系統的檢驗數據，用戶可以自定義原始記錄模版樣式，可以自定義模版與產品、參數的對應關系，可以自動取得用戶登錄授權信息，自動加入電子簽名，檢驗結束后自動生成整份原始記錄。

②報告：報告主要在業務系統中自動生成，數據來源為多個地方，一個是業務系統的收發數據，包括委托單位、聯系人、電話、型號規格、樣品名稱、項目信息、依據標準、檢驗設備信息等，一個是檢驗過程信息如：檢驗時間、檢驗結論、檢驗人員、審核人、批準人、批準時間等，一個是設備試驗數據由智慧檢測系統自動讀取分析計算。不同產品的不同報告模版支持自定義修改、上傳，可自定義綁定產品、參數、報告模版的關系。

③參數：配置各類設備的檢驗參數信息，包括參數的編碼信息，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構為宜，直觀易懂，操作簡便。其中人員、部門、組織結構信息與業務系統保持一致。

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。用戶信息以業務系統人員信息為準，基礎數據源為業務系統。

2.4 技術路線

①設備所用的控制計算機增加網絡通訊接口，接入內部網絡。

②委托“實驗室管理系統”開發單位增加數據讀取轉換程序（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，實現遠程數據傳輸。

③數據直接轉錄至“實驗室管理系統”的相關報告的欄目中。

3 系統應用方案

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據，過程繁瑣，容易出現手誤，工作效率低，實驗數據復用（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，對于實驗人員來說，軟件是透明的，不存在的，自動采集系統在后臺自動運行，實驗人員只需按照規程進行實驗，實驗結束后，所有的檢測數據自動采集到數據平臺進行后端處理。

4.1.2 智能分析

以往試驗人員在實驗數據采集后，還需按照標準進行數據的計算、分析，人工計算過程是最容易出現失誤的。引用此項目后，所有的計算與分析將由系統在后臺根據預設的標準自動進行，實驗一結束，結果就已經產生。

4.1.3 三報一體

原始記錄報表、報告、統計報表在實驗結束后，系統就已經自動生成，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個大環節（實驗、記錄、計算、出報告、統計）縮減到現在的單一環節（實驗），工作效率大大提高。

4.2.2 準確

應用此系統后，原始記錄與報告制作的手工失誤率大大減少，實驗無誤，數據無誤，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，提升了服務質量。在未來檢驗檢測行業的發展中，無疑是誰掌握了高端技術，舍得投入進行技術改造，誰具有創新與可持續發展的能力，誰就能在該行業中擁有話語權。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，檢測機構建設智慧型實驗室，通過機器換人進行產業升級是不以人的意志為轉移的大趨勢。

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機器換人的思考與實踐.針織工業，2015（2）.