目視化管理在智能檢測和校準實驗室管理系統的探索

朱養鵬， 劉娟娟， 高春昱， 付文強

（1.西安石油大學經濟管理學院，西安710065；2.陜西省計量科學研究院，西安710065）

0 引 言

隨著大數據、云計算、區塊鏈等信息技術的不斷發展，測量設備的信息、檢定和校準信息、客戶信息、過程信息、原始記錄信息產生了豐富的海量數據，為智能計量檢測的發源提供基礎和動力。國內外的發達國家和發展中國家普遍增強了計量檢測實驗室的信息化建設意識［1］，認為實驗室信息管理系統是整個企業信息系統的關鍵組成部分［2］.目前大多數檢測和校準實驗室采用實驗室信息管理系統進行檢測和校準業務的管理［3］，并且朝著精細化管理方向發展［4］，但是目前既存在電子原始記錄等數據銜接及調用、樣品流轉管理、質量管理等方面存在薄弱環節，又存在現場目視化管理與實驗室管理系統脫節的現象。通過傳統的目視化管理在智能檢測和校準實驗室管理系統的探索，實現對檢測和校準實驗室檢測校準業務、質量管理、現場管理的無縫對接。通過智能檢測和校準實驗室管理系統的目視化管理研究，既能提高計量檢測機構、第三方檢測機構的精細化管理、工作效率，又能保證科學、準確的證書獲得不同省市地區和國家的認可。

1 概 述

1.1 目視化管理概述

目視化管理，又稱為可視化管理，是通過直觀、清晰的看板、符號、標牌、屏幕顯示等視覺信息對現場生產活動進行管理的一種方法，是“看得見的管理”，因“一目了然”而用于提高生產效率、管理效率［5-6］。

目視化管理常用于現場管理。在實驗室的現場中有各類標識；國際標準化組織在最新頒布的ISO／IEC17025：2017中明確規定了“標識”的管理范圍：質量管理體系文件、檢測和校準的設備、檢測和校準的物品管理等。因此，目視管理可適用于現場管理中標識管理。

目視化管理可用于管理、操作流程。在目視化管理之前會進行標準化管理，將標準化管理用于工作場所。目視化管理可探索管理、操作流程以及ISO／IEC17025：2005的各要素（文件、設備、標識、記錄等）過程［5］。

目視化管理結合信息化系統、質量管理，可以發揮更好的作用。福特汽車公司視覺展示與視覺控制相結合，視覺展示用來為工作人員提供信息，視覺控制用于采取行動，這兩種方式可以用于現場管理或用于計算機系統［7］。隨著大數據、云計算、區塊鏈等計算機信息技術的不斷發展，信息化系統遍布各行各業，目視化管理與信息化系統、質量管理的結合既避免浪費時間而提高工作效率又可以對現場管理進行改善。

1.2 實驗室管理系統發展現狀

在20世紀80年代初，各類實驗室開始逐步推廣應用實驗室信息管理系統（LIMS）；之后隨著計算機水平的快速發展，LIMS在實驗室中普遍應用。檢測和校準實驗室信息管理系統屬于用于存儲和管理在實驗室工作過程中獲得的信息的一類實驗室信息管理系統應用軟件，用于控制和管理樣品、標準、測試結果、報告、實驗室人員、儀器和工作流程自動化［8］。

近年來，發達國家和發展中國家的實驗室普遍增強互聯網信息化意識、實驗室質量管理意識。Koch、Michael在2018年指出在過去的10年中，參與歐化集團舉辦的各種國際研討會的實驗室測試能力的國家包括發達國家和占大多數的發展中國家，通過對其在線調查發現：①顯示發展中國家實驗室測試能力存在的信息來源的最重要的因素是互聯網信息化，重要性占85%。②這些國家在可利用性、負擔能力、實驗室意識、管理意識、監管意識的狀況表中顯示了已經普遍增強了管理意識、實驗室質量管理意識［1］。

同時，國際化標準化組織規范實驗室信息管理系統。國際標準化組織2017年發布的《ISO／IEC 17025：2017檢測和校準實驗室能力的通用要求》對實驗室信息管理系統數據管理、安全等做了明確說明［9］。

我國的計量院所、第三方檢測機構逐漸意識到實驗室管理系統在管理工作中的重要性。目前眾多學者在檔案管理技術［10-12］、設備管理［13-15］、條形碼技術［16］、自動化技術［17］、綜合管理系統［14］等方面進行研究，提高實驗室信息管理系統的管理水平。

但是，檢測和校準實驗室信息管理系統目前也存在一系列的問題。檢測和校準實驗室信息管理系統既存在電子原始記錄等數據銜接及調用、樣品流轉管理、質量管理等方面存在薄弱環節，又存在現場管理與實驗室管理系統脫節的現象。

2 智能檢測和校準實驗室管理系統

2.1 系統需求分析

目前大多數檢測和校準實驗室采用實驗室信息管理系統進行檢測和校準業務的管理。智能檢測和校準實驗室管理系統是一個多級管理的網絡化管理系統，適用于計量院所檢測機構、第三方檢測機構的檢測和校準實驗室，其目的是解決計量檢測和校準業務效率低、檢測樣品流轉管理和質量管理薄弱、現場管理與管理系統嚴重脫節等問題。智能檢測和校準管理信息系統的主要需求如下。

（1）面向多用戶，易操作。智能檢測和校準管理信息系統的使用者眾多，包括領導、管理、業務、實驗室操作層等，對系統的性能、可操作性要求比較高。

（2）提高實驗室管理水平。目前實驗室對計量大數據的管理、檢測樣品的管理、質量管理存在薄弱環節，需要加強對包括計量檢測的過程數據、證書制作的電子原始記錄、檢測設備的信息等在內計量大數據的管理，提高檢測樣品流轉的管理。由于實驗室管理與預期的效果存在很大差距，管理人員將工作重點側重于實驗室的日常的管理工作、規范化管理工作、嚴格化檢測過程、側重點通常放在具體的檢測過程的嚴格化、規范化管理，缺乏對質量管理體系的運行情況的關注。

（3）加強現場管理與管理系統的結合。檢測和校準實驗室中包含設備管理、標識管理、體系文件管理、計量業務的進度管理在內的現場管理應與實驗室管理系統一致并能銜接。

2.2 系統設計

（1）網絡拓撲圖。根據系統需求分析，設計了智能檢測和校準實驗室管理系統。管理系統的拓撲圖見圖1，客戶或檢定機構用戶，借助手機APP、微信公眾號、遠程辦公、移動辦公通過互聯網接入系統；客戶托管服務面向互聯網提供軟件應用服務；公共服務平臺在DMZ（隔離區），提供公共服務咨詢業務、預約送檢等其他服務，并對送檢客戶提供安全的業務進度查詢、證書真偽查詢、證書自助打印服務；數據及核心業務應用服務器，在防火墻的后面，提供最安全的數據保障，避免來自外部和內部的惡意或無意的攻擊，并將可能的病毒傳播擴散的影響隔離在外，確保機構數據的安全；檢測機構的分支機構或第三方檢定機構的分支機構，通過安全的數字鏈路接入系統。

圖1 網絡拓撲圖

（2）系統架構圖。基于目視化管理的智能檢測和校準實驗室管理系統采用B／S和C／S混合模式開發，B／S系統架構如圖2所示包括展示層、功能模塊、基礎架構、底層平臺和系統安全管理；C／S開發用于接口服務開發。①展示層：展示層提供可視化、友好化的操作界面，為用戶操作提供良好的界面效果，在設計過程中盡可能減少用戶的操作，提高系統操作自動化水平。②功能模塊：智能計量檢測和校準管理信息系統由安全管理模塊、基礎數據維護模塊、計量業務管理模塊、樣品流轉管理模塊、電子原始記錄管理模塊、質量管理模塊組成。③基礎架構：基于.NET Framework框架平臺，采用Angular2等組件方式訪問數據庫。④底層平臺：采用SQLSERVER 2014數據庫、微軟IIS服務器等，完成底層的架構。⑤ 系統安全管理：基于國內外企業普遍增強了安全意識，信息系統在安全管理模塊中實現系統管理、角色管理、用戶身份驗證、權限管理、數據備份功能。

圖2 系統架構圖

（3）系統功能模塊。智能檢測和校準實驗室管理系統是一個多級管理的網絡化管理系統，適用于大型計量院所、第三方檢測機構的各級工作人員開展工作。圖3中顯示，智能檢測和校準實驗室管理系統由基礎數據維護模塊、質量管理與控制模塊、計量業務管理模塊、樣品流程管理模塊、電子原始記錄管理模塊組成。

圖3 系統功能圖

基礎數據維護模塊主要為系統運行所必需的基礎數據提供維護，如開展項目、價格標準、客戶信息、計量標準、檢定設備、規程標準、人員資質等。

質量管理與控制模塊主要指將質量部、人事處以及專業部門等部門的日常工作信息（如規程標準、標準器、標準物質、人員的維護、證書出具、原始記錄管理工作等），通過信息化的技術手段在系統內統一進行管理。系統將從證書報告樣式、證書報告所使用的規程／標準／標準器等數據、日期類等數據、人員持證信息等方面對證書報告實現全面的控制電子原始記錄、證書報告所做的任何修改，系統都保存其歷史數值、修改人員、修改時間等信息，實現歷史追溯，加強風險控制，確保過程質量及可控性。

計量業務管理模塊主要涉及檢定和校準等業務的受理、客戶檢測樣品流轉、財務管理、證書制作等多個功能。該系統實現計量業務流程的一體化管理，從收發樣品、證書打印、收費開票進行流程化管理，將數據進行集中存儲、實施共享，固化和規范化作業流程，確保數據的準確性，避免管理的人為波動，并提供互相監督和實時矯正機制，圖4為計量業務總體工作流程圖。

圖4 計量業務總體工作流程圖

樣品流程管理模塊是確保檢定、檢測過程順利進行和完成的基礎。針對客戶送檢儀器樣品流轉的管理，需要條形碼和二維碼標記儀器樣品的手段全程追蹤和定位客戶送檢樣品的位置，以及檢測儀器樣品庫的入庫、存儲、出庫和提貨管理。

電子原始記錄管理模塊全面實現原始記錄的電子化，以電子表格作為主要的記錄檢測數據工具，取代傳統的紙質記錄方法。電子原始記錄系統與計量管理系統無縫對接，出具原始記錄后自動生成證書報告，確保記錄與證書報告的數據一致性。系統應支持對原始記錄的處理，包括結構化的檢測數據，以及非結構化的檢測相關支持資料將作為電子原始記錄的一部分，集中以電子化方式存儲，省去了紙質記錄煩瑣的存放、保管、查找、調閱等管理工作，為檢測過程提供質量保證可追溯性支持。

3 目視化管理在智能檢測和校準實驗室管理系統的探索

近年來，檢測和校準實驗室越來越重視實驗室質量管理體系的持續改善的能力。目前實驗室人員的能力和實驗室管理系統是質量管理體系的持續改善的重要因素。

引入目視化管理有助于提高實驗室工作人員的效率、提高檢測證書和校準證書的質量從而提高送檢客戶的客戶滿意度，有助于提高實驗室精細化管理水平，有助于持續改善實驗室質量管理體系。

在實驗室管理系統引入目視化管理之前需進行標準化管理。標準化管理包括標識標準化、業務流程標準化、證書模版標準化、客戶信息標準化、客戶委托單標準化等管理。這些標準化管理既要滿足實驗室質量管理體系的要求，也同時滿足實驗室實際的業務需求。

在實驗室管理系統引入目視化管理過程中要考慮實驗室設備、樣品流轉、操作記錄、證書的全周期生命管理。全生命周期管理是一種對事物產生、運行、使用、修改、刪除或回收的全周期的信息與過程。實驗室設備全周期管理是指從計量院所或第三方檢測機構購入計量檢測設備開始進行管理，以及計量檢測設備的送檢記錄與證書維護、計量設備的維修、計量設備報廢的全生命周期管理；樣品檢測生命全周期管理包括是指客戶儀器樣品送檢、儀器樣品檢測、提取儀器樣品的全生命周期管理；操作記錄全生命周期管理是指在智能計量檢測管理信息系統的每一步操作都會留有痕跡，系統操作員在進行查詢操作時可以根據需要進行查看；證書全生命周期管理是指從證書的生成包括證書編號的生成、證書基本信息的填寫與維護、證書內容頁的內容與原始記錄、證書的檢驗員校驗員和部門主任的三級審批，證書打印，證書修改以及證書抽查的全生命周期管理。

本文從標識目視化管理、預警目視化管理、樣品流轉目視化管理、質量管理目視化管理四個方面進行目視化管理在智能檢測和校準實驗室管理系統的探索。

本試驗在基礎配方的基礎上，研究鮮花椒添加量、菜籽油添加量、十三香添加量3個因素對湯底油包的影響，各因素選取的水平見表2。

3.1 標識目視化管理

國際標準化組織頒布的ISO／IEC17025：2017中明確提出對涉及“標識”的體系文件、設施和環境條件、標準物質、各種記錄等進行管理，在現場管理和智能檢測和校準實驗室管理系統中均涉及的管理信息要保持一致。實驗室質量部門可對體系文件、設施和環境條件、標準物質、各種記錄等進行統一的標識管理。

（1）體系文件標識管理。在實驗室中使用的體系文件進行統一標識的目視化管理，需加蓋有效、無效、在用、報廢等文件標識；保存體系文件的文件柜、文件袋等通過標簽、顯示牌明確文件的信息。實驗室管理系統對過程中報廢、替換的文件進行管理，并明顯顯示當前有效運行的文件，便于文件管理人員和查閱人查閱及管理；智能檢測和校準實驗室管理系統結合試驗室現場對文件進行分類管理。

（2）設施和環境條件標識管理。設施和環境條件應適合對實驗室的檢測和校準活動而確保結果的有效性，因此在實驗室中設置顯示牌，記錄溫度、濕度等檢測環境條件。實驗室人員在智能檢測和校準實驗室管理系統中將目視管理中涉及的設施和環境條件進行記錄，并與實驗室質量管理文件、檢測規程及專業要求進行比對管理。

（3）設備控制的目視化管理。實驗室的設備管理是一個比較復雜的過程。設備的信息包括設備唯一識別號、購買日期、使用日期、廠家信息、設備管理信息（未用、在用、在檢、待修、送修、報廢）、檢定或校準計劃以及證書有效期等信息。實驗室根據科室、用途、場合、對象進行分類管理，不同的顏色代表不同的分類。同時，智能檢測和校準實驗室管理系統根據設備信息及分類信息生成二維碼或條形碼，將二維碼或條形碼放置在設備上。

（4）客戶送檢設備的目視化管理。為了防止混淆標準物品，應對客戶送檢儀器樣品進行目視化管理。在實驗室中有專門區域，劃分為帶有標識牌的“待檢測區”“已檢測區”的兩個區域，客戶送檢儀器樣品的標識管理便于監測并跟蹤客戶送檢儀器樣品的狀態。智能檢測和校準實驗室管理系統有專門的樣品流轉系統對客戶送檢儀器樣品進行管理。

（5）各項記錄的目視化管理。各項記錄包括客戶送檢記錄、檢測或校準證書的原始記錄、質量記錄、技術記錄等紙質記錄或電子原始記錄。目視化管理對于紙質記錄的管理可以起到方便、一目了然的作用。在進行目視化管理時，按類別、功能、日期、科室等信息使用標識牌進行管理，并將標示牌上的唯一標識號在智能檢測和校準實驗室管理系統進行統一管理。因此，記錄的目視化管理用于智能檢測和校準實驗室管理系統在質量抽查、證書抽查、證書出錯、核對財務信息等工作時會大大提高工作人員的工作效率。

3.2 周期預警目視化管理

周期預警是指智能檢測和校準實驗室管理系統在系統設置的一定時間內當出現即將過期工作、已過期工作或即將要進行的工作而提醒使用者的一種方式。周期預警目視化是系統使用一目了然的顏色來顯示提醒信息。

表1 工作進度預警目視化管理

客服中心預警目視化管理主要用于警示客服人員的未完成工作和即將過期工作。結合圖3的計量業務總體工作流程圖，客服中心接收客戶送檢的設備進行送檢登記后生成客戶委托單，客戶委托單上對應的儀器樣品未完成打印委托單標簽、儀器標簽、派送工作單（將儀器派送到相應的檢測實驗室），此時就會在客服中心系統操作者桌面上顯示。通過此功能，客服中心就會清晰的了解即將過期工作（黃色）、已過期工作（紅色）、未完成工作。

各實驗室預警目視化管理主要是警示實驗室檢測人員本人或本部門的檢測儀器、證書制作、三級審批的未完成工作和實驗室的設備證書過期情況。因此，根據權限登錄實驗室管理系統的檢測員、校驗員、部門主任能夠看到屬于本人或本部門的即將過期工作、已過期工作、未完成工作。

質量管理預警目視化管理主要是警示設備的月檢、年檢的周期檢測信息。在設備的檢定證書或校準證書有效期內（有效期截止一段時間內），為避免出現證書有效期過期影響正常檢測或校準業務而提醒質量管理部門和設備所在實驗室進行安排檢測或校準計劃。質量管理部門或實驗室根據目視化管理的提醒準時完成設備的檢測工作。

（2）證書制作及三級審批預警目視化管理。證書制作及三級審批目視化管理是用于警示實驗室檢測員未按時制作并生成證書或用于警示證書三級審批（檢測員、校準員、部門主任審批）的相關信息。此部分目視化管理的工作一旦有返回操作會在所有權限的檢測員的操作界面上顏色顯示。檢測員在界面上能夠清晰看到即將過期的未生成證書的儀器和需要重新檢測儀器或修改證書的委托單信息。圖5為證書制作及三級審批目視化管理過程。依據證書制作及三級審批目視化管理過程，實驗室工作人員結合目視化管理根據事情的輕重緩急來安排工作。

圖5 證書制作及三級審批目視化管理

3.3 樣品流轉目視化管理

客戶送檢儀器樣品種類繁多、數量巨大，由此檢測儀器樣品的管理工作受到了巨大的挑戰。樣品流轉目視化管理一方面是為了跟蹤客戶檢測儀器樣品的位置信息從而保證使用人員清晰的了解儀器樣品所在位置，避免客戶送檢儀器樣品的丟失，另一方面是為了結合傳統的目視化管理，將實驗室待檢測、已檢測的送檢儀器樣品與智能檢測和校準實驗室管理系統結合，提高實驗室檢測儀器樣品的效率及有序性。

樣品流轉目視化管理流程見圖6，主要包括三部分的管理：待送檢儀器樣品在客服中心的管理、送檢樣品樣品在各個實驗室的管理、已檢測儀器樣品在客服中心待領取的管理。

圖6 樣品流轉目視化管理流程

（1）待送檢儀器樣品在客服中心的目視化管理。客戶送檢樣品樣品首先登記客戶單位信息、聯系人信息、儀器信息（工作單信息）生成委托單，送檢儀器樣品登記人員打印委托單標簽并將委托單標簽貼到委托單上。其次客戶將送檢儀器樣品和委托單信息送至檢測儀器庫房，庫房操作人員打印工作單、工作單標簽、儀器標簽，并將待檢測儀器標簽貼到待檢測儀器上。最后庫房操作人員掃描儀器標簽送入庫房并操作系統將工作單派送到對應的實驗室。

（2）送檢樣品在各個實驗室的目視化管理。首先庫房人員將工作單和工作單上對應的儀器送至對應實驗室“待檢測區”同時進行掃描。之后實驗室操作人員從“待檢測區”領取送檢儀器樣品并進行檢測。最后實驗室將檢驗完成的儀器樣品放到實驗室“已檢測區”，待庫房人員掃描并領取儀器。

（3）已檢測儀器樣品在客服中心待領取的目視化管理。庫房人員掃描并領取儀器后送至已送檢儀器庫房，掃描委托單標簽、儀器標簽、貨架標簽將送檢儀器同時現場如可和系統入庫。當送檢客戶接收到短信通知領取證書時，已送檢儀器庫房人員掃描送件客戶的委托單標簽，根據系統提示的貨架號在庫房對應的貨架上領取儀器。

3.4 質量管理目視化管理

質量管理部門目視化管理主要涉及的是管理評審信息、質量抽查信息、檢測設備的周檢信息。質量管理目視化管理同周期預警目視化管理一樣采用過期工作（黃色）、已過期工作（紅色）、未完成工作（除去即將過期和已過期工作的工作）進行目視化管理。

（1）管理評審信息目視化管理。根據國家管理評審的不同項目，質量管理人員會在系統中看到待進行管理評審的信息，之后質量管理人員進行提交管理評審的資料后，設置下一次管理評審周期。

（2）質量抽查信息目視化管理。質量管理部門在進行質量管理時，會定期或非定期進行質量抽查。系統會根據周期信息提醒質量管理人員需要抽查的實驗室、證書等信息。待抽查工作結束，質量工作人員確定抽查工作結束，系統會進行下一輪的質量抽查目視化管理。

（3）檢測設備的周檢信息目視化管理。質量管理部門對計量院所、第三方檢測機構的所有設備進行管理，設備的周檢信息是保證計量院所、第三方檢測機構檢測工作正常運行的基本保證。現場的檢測設備信息有在用、未用、報廢、未用、在用、在檢、待修、送修、報廢等，與系統的檢測設備信息保持一致。質量管理人員和實驗室人員能夠在目視化管理下看到當月的設備周檢信息。設備周檢信息目視化管理的流程如圖7所示，質量管理人員查看當月是否有設備周檢信息，將有周檢信息的設備按自檢和外檢信息各自月生成設備周檢信息表。自檢設備周檢信息表在系統中自動生成委托單并通知設備所在實驗室，待檢測的設備自檢檢測完成之后，檢測合格的設備貼有證書的起止日期，最后收集設備證書之后結合自檢設備驟減信息表，自動將證書信息導入對應的設備信息中。送外單位檢測（外檢）的設備需提醒設備所在實驗室進行設備外檢，待設備外檢結束后，檢測合格的設備貼有證書的起止日期，并手動將證書信息導入對應的設備信息中。

圖7 設備周檢信息目視化管理流程

4 結 語

采用傳統的目視化管理與智能檢測和校準實驗室管理系統、質量管理相結合，從標識目視化管理、預警目視化管理、樣品流轉目視化管理、質量管理目視化管理四個方面探討智能檢測和校準實驗室管理系統引入目視化管理進行研究。在標識目視化管理中對體系文件、設施和環境條件、標準物質、各種記錄等進行管理，使得在現場管理和智能檢測和校準實驗室管理系統中均涉及的管理信息要保持一致。在周期預警目視化管理方面，在系統設置的一定時間內當出現即將過期工作、已過期工作或即將要進行的工作而警示使用者的一種方式。樣品流轉目視化管理一方面是為了跟蹤客戶檢測儀器樣品的位置信息從而保證使用人員清晰的了解儀器樣品所在位置，避免客戶送檢儀器樣品的丟失，另一方面是為了結合傳統的目視化管理，將實驗室待檢測、已檢測的送檢儀器樣品與系統結合，提高實驗室檢測樣品的效率及有序性。在質量管理目視化管理方面，質量管理部門目視化管理主要涉及的是管理評審信息、質量抽查信息、檢測設備的周檢信息。

將目視化管理引入智能檢測和校準實驗室管理系統，既避免浪費時間而提高工作效率又可以對現場管理進行改善。檢測和校準實驗室質量管理是一個持續改善的過程，將目視化引入檢測和校準實驗室管理系統需要不斷的改進與維護。