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(图)实验室信息管理系统的应用与实践

日期:2012-05-07 14:26:07  点击:

孔冠宏  张殿英

(济钢集团有限公司科技质量部   250101 )

摘 要:本文简述了济钢信息化建设及产品检化验室的现状,结合国内外实验室管理的发展趋势,设计了钢铁产品质量检验信息化系统的实施方案,阐述了信息化系统的主要功能、作用和应用效果。

关键词:质量检验  实验室信息管理

前言

LIMSLaboratory Inforamation Management System,实验室信息管理系统)是一种基于数据库的实验室全面计算机信息管理软件,是计算机技术、管理科学与分析技术结合的产物。其目的是在于强化实验室的信息管理,提高实验室的工作效率,并保证实验室的数据安全[1]

实施实验室信息化的管理,在系统平台上实现钢板外观质量检测、取样指示下达、试样委托、任务分配、数据采集、修约传递、结果判定、质量结果出具等功能,科学、快捷、准确的为生产自动化模型提供检化验数据,并满足实验室认可等管理的需要,同时减少人员劳动强度,降低质量成本,成为质量信息化管理的一个必要、重要的组成部分。

1  济钢理化检验及信息化现状

为适应多品种、高质量产品以及订单化、规模化生产的需要,济钢质检中心先后购置了先进的自动分析与检测的设备,具备数据自动采集、传输的功能,满足了检测高附加值产品质量指标的能力,同时按照ISO/IEC 17025(检测和校准能力的通用要求)准则建立起了质量管理体系,并通过了国家实验室认可委认可。如何能够准确迅速地接收到质量检测任务,并及时将检测结果反馈到生产系统,使生产工艺及时科学地得以调整,实现产品质量的过程化控制,从而降低生产成本,提升产品质量,是质量管理者研究和实践的课题。

依据“信息化推进战略”,济钢近年来分别实施了覆盖全集团公司的主干网系统、OA系统、ERP系统、MES系统等信息化项目,信息自动化的优势和价值在生产管理的各个环节体现的越来越充分。作为质量管理信息化的核心部分,LIMS将承担炼

钢过程成分快速分析,板材产品性能及成品成分检验、外观尺寸及表面质量自动检测等基本功能,并为各生产线的MESManufacturing Execution System,生产制造执行系统)提供可靠的过程检验数据,指导工艺控制,同时满足实验室管理体系的需求。

2  质量检验信息化管理的设计

实施LIMS,主旨是将信息技术与实验室质量保证体系有机结合,将质量管理的诸多因素融入LIMS的流程中,探索集信息技术、仪器技术、分析测试技术与实验室质量管理体系相结合的新型管理模式,优化实验室的业务流程,充分利用各种IT 技术,有效地实施质量保证和质量控制,提高管理效率和工作效率,以适应生产业务的高速发展,提升实验室的综合能力,为自动化连续生产服务。

2.1  信息系统设计目标

通过系统的实施,要完成以下目标:

1)构建以客户要求为中心的检化验信息系统,满足客户对产品的特殊理化检验的要求。

2)建立集数据采集与处理、试样委托与分配、检验进程跟踪、报告传输、自动判定一体化全过程的理化检验体系。

3)创立三精模式,即精益化管理 、精细化检验、精准化操作的三精式理化检验体系。

精益化管理:理化检验室的管理,符合ISO9002质量管理体系和国家实验室认可委认可的双体系要求。

精细化检验:依照客户要求,实现各用户的产品检验项目与生产任务的自动匹配、检测数据自动导入、委托登记、样品管理等。

精准化操作:按照业务流程进行系统操作,样品登记,样品分装与保管,任务分配,样品测试,结果审核等,取消人工环节。

4)实现质量检测项目委托到结果判定、质量证明书出具的全过程透明式检验的信息集成。

2.2  信息系统功能设计

LIMS要以理化实验室管理为中心,将人员、仪器、试剂、方法、环境、文件等影响分析数据的因素有机结合起来,采用先进的计算机网络、外设接口、数据库技术和标准化的实验室管理思想,组成一个开放的分布式体系,为实现分析任务网上分配、检测数据自动采集、快速发布、信息共享、分析报告自动生成、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术性支持,是连接实验室、生产部门、质量管理部门及客户的信息平台。根据济钢的实际情况,设计系统功能如下:

检测及产品标准管理:包含测量标准、用作测量标准的标准物质以及用于检测和校准的测量及检测设备进行选择、使用、校准、检查、控制和维护的管理;各产品标准管理。

标准样品管理:对标准试样进行管理。

检测指示管理:根据生产组织计划自动生成质量检测取样和检测项目

试样委托管理:登记检测项目并收集相关的信息,为检测和报告的生成提供准备;在实验中指定样品所需分析方法。

检验进程管理:提供试样全过程,包括取样、样品委托、加工、检验、化验、判定等的所处环节及相应结果、操作人员等信息。

检验报告管理:委托检测任务完成后,自动生成报告并打印、传递、管理。包括商检报告的管理。

检验台帐管理:满足实验室认可及质量体系文件规定的所有记录、台帐管理要求。

数据处理管理:将数据直接从分析仪器传输到系统中,避免出现转录错误的可能性。系统支持从仪器的工作站中导入结果文件。对于不能自动采集的仪器,提供人工录入数据的合成功能。根据采集后的数据自动生成相应的质量记录及判定所需要的检测结果。

检验设备管理:提供仪器基本档案、检定记录、维护保养记录、零配件记录、故障记录、改装改型记录、使用记录等,帮助用户及时进行对仪器设备的日常管理。对仪器的运行成本和使用安排动态控制。

检验任务管理:从生产管理信息接收委托信

息,自动生成检验任务。

数据采集管理:根据委托信息,按照检验任务收集仪器数据。具体分为:

接口模板:系统内置了多个仪器的模板。系统可以根据模板解析仪器的数据文件,转换成有效的实验数据。

接口定义:可以根据需要,定义多个仪器接口。用户可以定义含有模板的接口,也可定义不含模板的接口。只有有模板的接口可以分析仪器的文件。

加载仪器数据:用户可以直接导入仪器的文件到LIMSLINK中,也可由DataCom自动采集仪器数据。

数据传输管理:将所有仪器的信息进行合成并传输。

安全管理:提供多种不同级别的安全机制,包括用户验证、权限控制表、连接级加密,保障检化验数据的安全可靠。

2.3  软件功能设计

LIMS要为用户提供一个开放性的应用软件平台,遵循实验室标准化管理规范,采用模块化的设计方式,适用于不同类型分析、检测和校准实验室的综合管理。

LIMSMES接收委托信息,生成检测任务并分配到各检测设备后,再通过接口系统,将检验数据从各设备中采集过来,并完成数据的自动处理、传输,同时完成实验室的管理。系统建立LIMS Web服务器,通过办公网络或Internet实现委托单位及更大范围的信息共享和数据发布。软件功能见图1


1 软件功能图

2.4  技术解决方案

技术实现方式以Web为中心进行构筑,采用B/S结构,标准的三层应用软件结构体系。体系采用三层架构,即:

客户层:提供用户接口的功能,客户层的运行环境主要是Web浏览器和客户端。

业务逻辑层:提供完成所有业务逻辑和数据库存取功能。业务逻辑层主要有三部分组成,一部分是Web服务器,通过HTTP协议向客户层提供结果,另一部分是IEP服务器,第三部分应用服务器,它基于IEP平台完成业务逻辑所需要的各种服务。

数据库层:提供数据库持续存储的功能。数据库层采用大型关系型数据库系统,以满足大量数据的存储要求。

3  质量检验信息化实施效果

经过两年半的实施,济钢完成了28台大型试样加工设备、36台成分大型分析仪、42台套物理性能检测设备以及3台钢板尺寸自动测试、1套钢板在线超声波无损探伤系统的数据交换,建立起了覆盖炼钢成分化验室、板坯硫印室、试样加工车间、物理性能室以及钢板外观质量检测的质量检验信息化管理平台,实现了系统设计目标。

3.1  指导生产过程控制

    成分化验数据与冶炼自动控制模型紧密对接,使炼钢全过程及时调整合金配比,进行成分优化,降低了炼钢成本,提高了品种钢的命中率;在线尺寸和表面缺陷的自动测量,以及物理性能的及时反馈,使轧钢的加热、轧制、控制冷却等控制参数及时调整,控轧控冷技术得到充分的应用,产品质量合格率提升了1.22%。同时生产工艺设备的产能也得到更大程序的发挥。

3.2  提升实验室管理水平

    以程序化方式,规范质量检验和质量管理工作流程,在信息系统内按照ISO/IEC 17025标准体系进行实验室管理,提高了实验室综合检测能力和分析水平,建立起快速高效的质量监督信息化平台,确保了质量理化检验工作更好地为生产、科研及客户服务。

3.3  提高分析数据可靠性

实现了数据的自动采集、修约、上传,并记录、追溯所有操作和数据信息,杜绝了人为错误及修改数据的行为,使实验室在客户心目中树立良好的信誉,增强了市场竞争能力。

3.4  规范分析检测工作流程

建立样品流转程序,实现分析检测工作流程化。样品到达实验室后,进行登记,生成分析任务单,通过计算机网络直接下发到分析岗位,分析人员看到分析任务后,进行确认,然后开始分析;分析结束后,数据自动进入到数据库,具有审核权的人员完成数据审核并自动发布。

3.5  降低实验室运行成本

材料及设备管理模块实现了动态控制,科学库存;报表、台帐及检验量自动统计、分析功能,为实验室各级管理及分析人员创造一个功能强大、方便实用的工作平台,提高了工作效率,减少了人员配置,降低了管理成本。

 

参考文献:

皮中原,杨大兵,凌强,郝根培.实验室信息管理系统(LIMS)简介[C].北京:北京科技出版社,2003.4749.■