石化行業智能化驗室設計與研究

竇文琦 孫士學 秦文江

[摘 ? ?要] 隨著石油化工行業信息化建設的逐步推進，化驗室數字化程度越來越高，儀器和系統越來越復雜，數據呈指數級增長，通過信息系統優化化驗室管理流程，充分共享化驗成果和檢驗結果，通過硬件自動化、系統集成化、工作流智能化的智能化驗室，可以將分散的數據充分集中化、系統化，全面管理化驗室工作流程。

[關鍵詞] 智能化驗室;LIMS;質量管理;數據共享

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

隨著石油化工行業信息化建設的逐步推進，化驗室數字化程度越來越高，儀器和系統越來越復雜，數據呈指數級增長，管理海量數據正迅速成為阻礙化驗室的最大問題，通過信息系統將石油化工企業化驗室有機的統一的管理起來已經成為各石油化工企業信息化建設的迫切需要，為了優化化驗室管理流程，充分共享化驗成果和檢驗結果，通過硬件自動化、系統集成化、工作流智能化的智能化驗室，可以將分散的數據充分集中化、系統化，全面管理化驗室工作流程。

2 ? ? ?總體原則

本著先進實用、安全穩定、可擴展維護性強的原則進行，遵循ISO/IEC 17025標準，實現對實驗室的儀器、樣品、數據、材料、質量、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、業務、管理需求。進而逐步規范公司的工作流程。

2.2 ? 先進性

選用國內先進技術，充分預計到系統未來發展的需要和吸收國內外潛在新技術的可能性。

2.3 ? 穩定可靠性

系統必須穩定可靠，能夠確保各項工作正常運轉，不會因錯誤的操作或其他原因導致數據錯誤或系統失敗。特別是保證數據庫的存儲和備份安全可靠。

2.4 ? 可擴充性

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

2.5 ? 安全性

安全問題設計商業、集體利益，整個系統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，采用多級權限控制方式，提供完整的操作日志和用戶實時監測

2.6 ? 易操作性

應用界面的友好性、易操作性。統一美觀的界面、詳盡方便的幫助、智能化的提示和簡便的操作。

2.7 ? 易維護

充分考慮整體系統的可操作性、可擴充性，易于運維人員維護。

3 ? ? ?現狀與需求分析

石化行業質檢部門負責最終產品的質量監控、檢查、分析和改善，起到控制和預防產品質量發生問題的關鍵作用。快速高效的智能化驗室系統的建立對于生產需求具有現實意義。

在實施質量檢測過程中，大量的規范性操作技術文件、各種檢測報告、儀器測試原始數據、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開發的管理模塊實現智能管理。

隨著物聯網、云計算的迅猛發展，高速率，大容量，低延遲，使萬物互聯的實現成為可能，為計算機自動化輔助管理系統發揮更全面、更強大的功能奠定了硬件基礎。

4 ? ? ?功能設計研究

根據化驗室業務及相關系統應用現狀，智能化驗室功能初步設計主要包括化驗智能化管理、化驗室日常管理、質量管理及監控、數據共享融合等功能。如圖1所示。

4.1 ? 化驗智能化管理

針對化驗室質檢分析業務，通過信息化模式下智能管理樣品及試劑相關基礎信息、靜態、動態數據，支持各業務流程無紙化管理。

（1）標準工作流的管理：從分析任務下達，任務分配，結果錄入，結果審核、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，可以實現各種類型樣品、各級審核的規范化管理。

（2）樣品檢驗管理：依據產品類型和分廠、生產裝置的不同設定樣品來源。常用的樣品類型包括原料、成品、半成品、中控、水質等。每個樣品包含若干數量的分析方法、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，如名稱、數據單位、分析頻次、規格指標、內控指標等。實時記錄樣品登樣或接收的信息，實現樣品結果錄入、審核、判等、發布等全流程的操作，并可以實時查詢核對相關信息。結合工作流中的設置，可以對樣品的各種操作環節實現非常精確的控制。

（3）自動調度管理：通過自動調度實現固定頻次樣品的自動登記，通過LIMS調度程序的優化，保證樣品自動調度的正常運行，進一步提高系統穩定性。

（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，可以監督標準品/試劑都處于有效狀態中，杜絕過期物質和試劑的使用。

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

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

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聯，可統計實驗室人員的結構信息，并根據分析項目、樣品等對人員進行工作量統計。

（2）儀器管理：幫助建立實驗室儀器設備基本檔案，記錄儀器維護、校準、修理、零部件等信息。通過擴展開發，儀器管理內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;同時可實現儀器校驗和維護周期的自動提醒，并保障只有可用狀態的儀器設備在檢驗執行中才能被選用。

（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過程進行統一嚴格的管理，保證產品在各個生產環節中質量信息的可追溯性。

（4）庫存管理：對實驗室的儀器設備、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，實現庫存的動態管理，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：對實驗室相關的文檔資料進行必要的管理，結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 ? 質量管理及監控

通過數據挖掘、統計分析技術，為公司提供產品質量監控和管理工具，如圖2所示。

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

（2）質量預警：實時監控產品質量信息，對有關產品質量的關鍵指標出現超過內控指標或產品指標的重要狀況進行通報，加強監管的力度，及時預警預防各種質量事故。

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

（4）統計分析：應用統計學手段，集成各種產品質量數據，通過電子報告、報表等形式，實現對產品質量、合格率、質量對標等的統計分析。

4.4 ? 數據共享融合

更好更安全的實現共享質量數據，為其他系統提供統一的質量數據源。利用OPC、Oracle數據庫、.NET等技術，通過接口開發，向MES系統、質量管理系統、ERP系統、主數據系統、其他質量系統等提供質量數據。

5 ? ? ?結 ? ?論

通過化驗智能化管理、化驗室日常管理、質量管理及監控、數據共享融合等功能，將分散的數據充分集中化、系統化，全面管理化驗室工作流程，實現自動化、集成化、智能化的化驗室。

主要參考文獻

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