面向航天制造企业的LIMS系统设计研究

冀阿强，雷志峰，张 楠

(1.北京神舟航天软件技术有限公司，北京 100094)

(2.西安航天发动机厂，陕西西安 710100)

面向航天制造企业的LIMS系统设计研究

冀阿强1，雷志峰2，张 楠2

(1.北京神舟航天软件技术有限公司，北京 100094)

(2.西安航天发动机厂，陕西西安 710100)

探讨了航天制造企业理化管理的特点和普遍存在的问题，以及建设实验室信息管理系统(LIMS)的必要性;分析并构建面向航天制造企业的实验室管理系统的业务流程和功能架构;基于Dynamics AX平台建设实验室管理系统，实现企业对理化检测的科学、规范、高效管理。

LIMS;理化检测;检测项目模板

随着我国航天事业的发展和进步，航天型号任务持续增多，检验业务迅速膨胀，航天制造企业对产品的质量的控制更加严格，这些都对质量检测过程提出了更高的要求。不仅从样品数量、检验周期、检验项目和数据准确性等方面要满足质量标准的要求，而且还要提高检测效率并控制检测成本。实验室管理系统(Laboratory Information Management System，LIMS)是计算机技术、管理科学、检测技术相结合的产物，是实验室进行综合管理的一种集理念、技术、方法、产品的整体解决方案［1］。本文结合航天制造企业理化检测的特殊管理需求和业务流程，集合LIMS的管理理念和技术方法，构建满足航天制造企业理化检测业务的实验室管理系统，实现企业对理化检测的科学、规范和高效管理。

1 业务需求分析

航天制造企业由于其特殊性，在理化检测管理方面具有其自身的特点，主要表现在以下几个方面:

a．业务流程复杂化。对航天制造企业理化检测的信息化管理，不能仅局限在对检测数据的采集、存储、查询的管理模式上，而是要综合管理理化检测的整个业务流程。

b．业务模式多样化。由于提出检测申请的单位和目的不同，对理化检测申请提出了多样化要求，相应的检测过程和检测结果也应满足检测申请的多样化。

c．检测类型多样化。理化检测根据接收任务类别的不同可分为两大类:一种为原材料检测;一种为非原材料检测。原材料检测和非原材料检测又均可分为金属检测和非金属检测。每种检测类型又存在多个检测项目和检测标准。

目前航天制造企业理化检测管理普遍局限于仅对检测数据进行管理，很难实现对上述复杂管理业务的全面和精细化管理，在管理效率和成本控制方面都有待改善［2］。本文结合航天制造企业理化检测的特点和普遍存在的问题构建的实验室管理系统，以检测数据的采集、存储、查询、统计分析为核心，以满足CNAS和DILAC实验室认证要求为前提，遵循检测申请、派工、样品交接、报告签发等业务流程，对参与人员、检测设备、检测样品、技术方法、检测标准等进行综合管理，并能同其他业务系统进行有效集成［3］。

2 系统体系结构

面向航天制造企业的LIMS在业务上横跨多个部门，专业检测人员根据各检测规则的要求，对各项检测指标进行检测得出检测结果，并生成检测报告。系统功能主要包括检测模板的维护管理，对检测业务中检测申请的管理、任务派工的管理、检测数据和检测报告的管理。

理化检测按行政分为管理室、化学组、金相组、加工组;按检测专业和职能分为理化调度(完成检测申请接收、报告的签发等管理职能)、加工组(完成试样加工)、化学分析(完成金属材料化学成分的检测)、有机分析(完成非金属材料的理化检测)、力学性能(完成金属材料力学性能的检测)、金相组织(完成金属材料金相组织、材料热处理、磁性能的测试)、防锈(完成防锈油等非金属防锈性能的测试)。

综合理化检测的各种分类，并结合实际检测业务，构建了系统总体业务流程图，如图1所示。

图1 总体业务流程图

申请检测人员首先选择检测申请类型，再通过所检测材料的类型和技术条件等导入项目检测模板，提交审核完成检测申请;实验室管理组人员在接到检测申请后，根据检测材料的类别导入派工模板，同时将检测申请拆分为不同的任务(化学、力学、金相、有机)，并对各个任务进行派工;各任务组接收到派工任务后，完成样品交接并进行任务处理(热处理、试样加工等);检测组人员根据检测模板的要求，填写各项检测数据，并根据模板提供的检测数据范围判断检测结果，再提交数据审核、分项报告签发、分项报告审核，汇总报告签发、汇总报告审核、报告批准，无误后打印检测汇总报告，并最终提交给检测申请单位。整个过程从检测申请到最终返还报告，中间经过若干复杂业务流程，并形成完整闭环［4］。整个业务流程中，依据检测模板对检测项目、检测数据范围的要求，系统自动对检测数据进行评价，防止检测项目的缺项和多项，防止检测数据的误报。同时通过条形码管理，减少样品交接错误，降低上报检测数据的失误率。通过以上两个方面来降低报告差错率，使整个检测过程满足实验室认证检测要求。

系统功能架构如图2所示。

系统从功能上可分为4个层次，分别是系统管理层、基本信息管理层、业务管理层和报表管理层。最上层是系统管理层，通过对系统用户、角色、权限等参数的设定，实现系统用户的权限分配、用户登录等功能;系统第二层级是基本信息管理层，管理对象包括材料信息、检测项目、检测模板、检测任务、派工模板等，通过各项基本信息的设置，为检测业务管理提供基础数据并规定各项检测业务的检测方式等;业务管理层是实现检测业务的核心功能层，在这一层通过检测申请、检测派工、样品交接、项目检测的过程，实现检测数据从无到有，并最终生成检测汇总报告。

图2 功能架构图

3 系统关键技术

理化项目检测模板是系统运行和检测业务执行的基础和关键，理化模板的构建也比较复杂。首先要依赖于材料类别、材料规格、材料牌号、材料技术条件、检测项目分类、检测标准、检测项目(包括子项)的构建，在此基础之上构建理化检测项目模板。模板中不仅规定了各种技术条件、规格以及材料需要检测的项目和相应的子项目，还对每个检测项目的检测条件(检测部位、试样状态、试验温度等)以及检测合格范围(最大值、最小值、最大允差、最小允差等)进行描述和规定，以此指导检测人员在检测业务中的操作和结论判断。

理化检测申请是检测业务的起点。为满足航天制造企业理化检测的业务需求和管理特点同时提高工作效率，系统的理化检测申请单集中了多个功能和业务操作，具体包括以下几个方面:理化检测申请根据检测材料的不同和检测单位的不同分为多种申请类别，申请类别的不同决定了业务操作过程的多样化以及检测报告的多样化;系统支持多技术条件检测，对不同技术条件中所有的检测项目进行“或”处理，合并其中相同的检测数据项;支持检测标准及要求的自动生成和手动添加，并自动对申请单中添加的检测项目和模板中的检测项目进行差异对比(缺项、增项、相同项);自动绘制检测进度和检测路线图，实时动态监控检测的进度情况和业务分配情况;对于已经发生检测业务的申请单，如技术条件发生变化，系统可自动对检测业务数据进行变更，从而避免重新填写申请单以及后续的重复业务。

理化项目检测模板和理化检测申请是系统构建的关键和难点，也是支持系统整体业务流程顺利进行和业务数据准确无误的保证。除此之外，理化检测任务派工是检测任务从申请到执行的桥梁，在系统整个的构建过程中也至关重要，由于其生成方式(从理化通用派工模板导入数据)和申请单中检测项目的生成方式(从理化检测模板导入数据)类似，故在此不再赘述。

4 系统设计与实现

本文提出的LIMS基于Microsoft Dynamics AX平台，应用X++程序设计语言，采用SQL Server 2005数据库系统作为支撑。系统整体设计遵循简单易用的原则，系统各个功能模块和页面设计风格一致、简单统一，便于用户快速学习和操作。

图3为理化检测申请窗体，该窗体可以实现不同类型的检测申请、检测标准的导入编辑、检测项目差异对比、检测进度查询等功能。图4为检测数据填写窗体，该窗体通过检测任务导入检测项目，填写检测数据并自动校验检测结果等。图5为检测数据汇总报告，该报告是对前期各类检测任务中各项目的检测数据的汇总和综合展示，它综合了申请信息、检测数据信息和检测结论，是实验室管理系统的最为核心的输出。

5 结束语

本文针对航天制造企业理化检测的特点，构建了实验室管理系统。系统解决了航天制造企业理化检测的复杂业务管理和流程管理中的诸多问题，覆盖从检测申请到检测报告输出的整个业务流程。该系统在某航天企业已完成实施上线，应用效果良好，规范了管理业务，明晰了管理流程，提高了管理效率。后续将在此基础之上，进一步研究理化检测过程中由于检测申请条件变更而引起的业务及数据变更的情况，使得整个管理体系更加完善。

图3 检测申请单

图4 检测数据填写

［1］贾欣.金属材料检测LIMS系统改进方案设计和实施研究［D］.南京:南京理工大学，2011.

［2］徐乐.实验室信息管理系统现状综述［J］.科技情报开发与经济，2007(12):240－241.

［3］王懿.实验室管理系统的本地化分析及样品收发系统的应用［D］.上海:上海交通大学，2007.

［4］王彬，王刚.一种面向制造业的企业资源建模方法［J］.机械设计与制造，2004(2):37－38.

The Development of the LIMS oriented to Aerospace Manufacturing Enterprises

JI Aqiang1，LEI Zhifeng2，ZHANG Nan2
(1.Beijing Shenzhou Aerospace Software Technology Co.，Ltd，Beijing，100094，China)
(2.Xi＇an Space Engine Factory，Shaanxi Xi＇an，710100，China)

Based on the analysis of the management characteristics and the existing problems，it presents the necessity for the aerospace manufacturing enterprises to implement the laboratory information management system.It analyzes the business process and the functional of the LIMS，establishes the LIMS system structure based on the Dynamics AX platform.This architecture can achieve the aim of scientific，formal and effective management to the physical and chemical testing business.

LIMS;Physical and Chemical Tests，Template of Testing Items

TP391;TH166

A

2095－509X(2013)11－0051－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.11.013

2013－08－22

工业和信息化部电子信息产业发展基金资助项目

冀阿强(1988—)，男，河北张家口人，北京神舟航天软件技术有限公司工程师，工学硕士，主要从事制造业信息化管理方面的研究工作。