基于質(zhì)量管理的汽車制造業(yè)LIMS創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

摘要：實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS） 的應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)室乃至汽車企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)，本文通過(guò)相關(guān)方識(shí)別、挖掘業(yè)務(wù)痛點(diǎn)的方式分析了當(dāng)下汽車制造企業(yè)建立一個(gè)兼顧質(zhì)量管理及數(shù)字化的LIMS 升級(jí)系統(tǒng)的急迫性，并探討了一種“兩平臺(tái)多系統(tǒng)一中心”的創(chuàng)新LIMS 系統(tǒng)解決方案。文中詳細(xì)闡述了如何重構(gòu)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)LIMS 系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。最后以吉利汽車的定制化LIMS 系統(tǒng)升級(jí)迭代成功案例，驗(yàn)證了這一解決方案的有效性、先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：LIMS 系統(tǒng)；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室；質(zhì)量管理

引言

LIMS 系統(tǒng)（Laboratory Information ManagementSystem） 是指基于實(shí)驗(yàn)室信息管理需求開(kāi)發(fā)的一種軟件系統(tǒng)。汽車制造業(yè)的主機(jī)廠，往往會(huì)同時(shí)面對(duì)數(shù)十個(gè)車型，幾千個(gè)零部件、上千家供應(yīng)商，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)下，零部件的驗(yàn)證計(jì)劃更加多元化，檢測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用也愈發(fā)精細(xì)化。

傳統(tǒng)LIMS 系統(tǒng)自動(dòng)化程度低、對(duì)質(zhì)量管理功能支持不足、仍停留于任務(wù)數(shù)層面的統(tǒng)計(jì)，且多采用內(nèi)網(wǎng)模式，外部網(wǎng)絡(luò)及用戶無(wú)法直接訪問(wèn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)系呈煙囪式各自獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)信息不連貫。

在快速發(fā)展的信息化時(shí)代，傳統(tǒng)的LIMS 系統(tǒng)已無(wú)法滿足汽車制造業(yè)數(shù)字化的需求。打通各關(guān)聯(lián)模塊，建立一個(gè)兼顧質(zhì)量管理及數(shù)字化的LIMS 升級(jí)系統(tǒng)的需求變得尤為迫切。

基于以上需求，本文以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)，提出一種“兩平臺(tái)多系統(tǒng)一中心”的LIMS 升級(jí)系統(tǒng)解決方案——基于質(zhì)量管理的LIMS 系統(tǒng)。

一、基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)需求分析

1. 識(shí)別相關(guān)方：

LIMS 升級(jí)系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)流程覆蓋面更廣，服務(wù)對(duì)象更復(fù)雜。

傳統(tǒng)LIMS 系統(tǒng)為委托方提供委托平臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)人員及測(cè)試工程師提供工具，圍繞的核心是檢測(cè)委托。

LIMS 升級(jí)系統(tǒng)圍繞的核心是檢測(cè)目的，業(yè)務(wù)功能需要覆蓋驗(yàn)證計(jì)劃管理、問(wèn)題管理、質(zhì)量管理、試驗(yàn)流程管理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，相關(guān)方可以是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員、質(zhì)量人員、供應(yīng)商等。

2. 業(yè)務(wù)痛點(diǎn)挖掘：

開(kāi)發(fā)LIMS 目的是解決線下業(yè)務(wù)管理的痛點(diǎn)，LIMS 升級(jí)系統(tǒng)則更是要解決傳統(tǒng)LIMS 系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)痛點(diǎn)。

傳統(tǒng)LIMS 系統(tǒng)對(duì)于龐大的新車型開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的驗(yàn)證支持不足，目前行業(yè)內(nèi)的做法是由供應(yīng)商自行完成驗(yàn)證，主機(jī)廠只驗(yàn)收結(jié)果，缺乏對(duì)過(guò)程的管控。

（二）業(yè)務(wù)流程重構(gòu)：

LIMS 升級(jí)系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)室管理、外部用戶管理及零部件試驗(yàn)管理三大業(yè)務(wù)模塊打通，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)閉環(huán)（見(jiàn)圖1），主機(jī)廠通過(guò)試驗(yàn)管理模塊發(fā)布驗(yàn)證計(jì)劃，供方根據(jù)計(jì)劃通過(guò)LIMS 外部平臺(tái)提起檢測(cè)申請(qǐng)，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室收到檢測(cè)申請(qǐng)后執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)，檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)同步到供方端及試驗(yàn)管理模塊，減少中間傳遞過(guò)程，確保信息傳遞及時(shí)有效；

（三）LIMS 系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

LIMS 升級(jí)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)LIMS 基礎(chǔ)上創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，以零部件驗(yàn)證全流程管理為主，本文中提出“兩平臺(tái)多系統(tǒng)一中心”解決方案如圖2 所示，“兩平臺(tái)”指的是汽車企業(yè)內(nèi)部平臺(tái)與外部公共平臺(tái)，兩平臺(tái)互相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)與外部用戶交互；“多系統(tǒng)”指的是LIMS 系統(tǒng)的可復(fù)制，實(shí)現(xiàn)多租戶協(xié)同管理；“一中心”指的是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)都存放在一個(gè)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)其唯一性及關(guān)聯(lián)性，通過(guò)數(shù)據(jù)中心對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)。

1. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一

數(shù)據(jù)的統(tǒng)一是LIMS 系統(tǒng)關(guān)聯(lián)上下游業(yè)務(wù)系統(tǒng)及未來(lái)可拓展性的基礎(chǔ)，在整車制造企業(yè)LIMS 系統(tǒng)中，各類基礎(chǔ)信息由業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生管理，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心（見(jiàn)圖3），這些信息與LIMS 系統(tǒng)交互過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)中心完成，保證其唯一性及準(zhǔn)確性。

2. 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集為L(zhǎng)IMS 系統(tǒng)提供了更多的信息輸入，替代了大量人工工作，讓業(yè)務(wù)運(yùn)行更加高效準(zhǔn)確。在此系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)承擔(dān)的角色是樣品流轉(zhuǎn)監(jiān)控、檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集及狀態(tài)監(jiān)控、試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)信息的有效采集、分析、應(yīng)用和服務(wù)，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)技術(shù)改造，一是將普通的設(shè)備加裝工控上位機(jī)，設(shè)備數(shù)據(jù)直接上傳LIMS 系統(tǒng)，減少人工環(huán)節(jié)，提高工作效率和差錯(cuò)率；二是應(yīng)用射頻標(biāo)簽作為樣品標(biāo)簽，實(shí)時(shí)定位樣品流轉(zhuǎn)狀態(tài)；三是通過(guò)視頻監(jiān)控試驗(yàn)過(guò)程，將視頻記錄隨試驗(yàn)原始記錄一同存檔，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)全流程的精準(zhǔn)溯源性。

3. 大數(shù)據(jù)分析

LIMS 系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，它不僅能夠優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行模式，提高工作效率，還能幫助企業(yè)做出更明智的決策，提升整體競(jìng)爭(zhēng)力。基于“一中心” 的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)分析，且隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性及關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器、樣品狀態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)使用情況等數(shù)據(jù)采集，可以分析了解實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)整，提高實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行效率和質(zhì)量。

LIMS 系統(tǒng)收集和整理的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括樣品的物理和化學(xué)特性、實(shí)驗(yàn)的步驟和結(jié)果、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的狀況等，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行問(wèn)題預(yù)警，以及分析零部件的極限失效條件及支持標(biāo)準(zhǔn)的制定。

4. 多租戶

汽車企業(yè)的LIMS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)多租戶功能可以為供應(yīng)商提供專屬的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室信息管理工具，使得所有供應(yīng)商能夠在同一平臺(tái)上共享資源，保持信息高度同步，并且能夠確保各自的隱私安全；每個(gè)供應(yīng)商都擁有自己的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)和配置文件，可以自由地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)流程定制和報(bào)告生成，且不會(huì)影響其他供應(yīng)商。此外，權(quán)限控制機(jī)制保證每個(gè)供應(yīng)商只能訪問(wèn)他們被授權(quán)的資源；

多租戶功能還支持不同供應(yīng)商之間的協(xié)作，在一些大型項(xiàng)目中，需要來(lái)自不同供應(yīng)商的人員共同參與，這些供應(yīng)商可以在平臺(tái)上協(xié)同工作，分享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，無(wú)需擔(dān)心數(shù)據(jù)泄露或混淆，也極大地提高了汽車企業(yè)的項(xiàng)目管理效率。

二、系統(tǒng)應(yīng)用和效果評(píng)估

基于質(zhì)量管理的LIMS 升級(jí)系統(tǒng)已經(jīng)在集團(tuán)內(nèi)全面應(yīng)用，覆蓋了十余個(gè)業(yè)務(wù)單位，日訪問(wèn)用戶達(dá)800+ 人次，試驗(yàn)領(lǐng)域全流程線上化，實(shí)現(xiàn)信息透明化，管理流程規(guī)范化，業(yè)務(wù)運(yùn)行效率平均提升40%，在業(yè)務(wù)委托、樣品管理、報(bào)告管理等環(huán)節(jié)的人工工時(shí)成本節(jié)約135.5 萬(wàn)元/ 年，隨著系統(tǒng)的推廣及應(yīng)用，在質(zhì)量管理、項(xiàng)目管理等方面的無(wú)形收益將日益顯著。

結(jié)論

項(xiàng)目實(shí)施不僅極大地提高了實(shí)驗(yàn)室的管理水平、工作效率和分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性， 并且實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)上下游的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)、上下游用戶關(guān)聯(lián)，形成業(yè)務(wù)閉環(huán)，檢測(cè)結(jié)果直接應(yīng)用到項(xiàng)目管理及質(zhì)量管理中，避免因人工錄入錯(cuò)誤或錄入不及時(shí)導(dǎo)致的質(zhì)量異議發(fā)生，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理及物聯(lián)網(wǎng)可拓展性， 為打造智能實(shí)驗(yàn)生態(tài)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

5. 參考文獻(xiàn)：

[1]. 郭學(xué)桃. 5G 時(shí)代智慧實(shí)驗(yàn)室LIMS 創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J]. 大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（3）：17-18，

[2]. 李楠. 數(shù)據(jù)采集平臺(tái)在LIMS 中的研究及應(yīng)用[J]. 自動(dòng)化應(yīng)用，2018（7）：75-76.

[3]. 劉小龍. 基于LIMS 的汽車制造企業(yè)及其供應(yīng)鏈實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 中國(guó)認(rèn)證認(rèn)可，2020（8）：36-40.