石化行业智能化验室设计与研究

窦文琦 孙士学 秦文江

[摘    要] 随着石油化工行业信息化建设的逐步推进，化验室数字化程度越来越高，仪器和系统越来越复杂，数据呈指数级增长，通过信息系统优化化验室管理流程，充分共享化验成果和检验结果，通过硬件自动化、系统集成化、工作流智能化的智能化验室，可以将分散的数据充分集中化、系统化，全面管理化验室工作流程。

[关键词] 智能化验室;LIMS;质量管理;数据共享

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 027

[中图分类号] F270.7    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）19- 0062- 04

1      引    言

随着石油化工行业信息化建设的逐步推进，化验室数字化程度越来越高，仪器和系统越来越复杂，数据呈指数级增长，管理海量数据正迅速成为阻碍化验室的最大问题，通过信息系统将石油化工企业化验室有机的统一的管理起来已经成为各石油化工企业信息化建设的迫切需要，为了优化化验室管理流程，充分共享化验成果和检验结果，通过硬件自动化、系统集成化、工作流智能化的智能化验室，可以将分散的数据充分集中化、系统化，全面管理化验室工作流程。

2      总体原则

本着先进实用、安全稳定、可扩展维护性强的原则进行，遵循ISO/IEC 17025标准，实现对实验室的仪器、样品、数据、材料、质量、人员等资源的全面管理。

2.1   实用性

必须具有实用性，符合业务工作开展、管理的实际需要、提高工作效率，并适应不断变化的工作、业务、管理需求。进而逐步规范公司的工作流程。

2.2   先进性

选用国内先进技术，充分预计到系统未来发展的需要和吸收国内外潜在新技术的可能性。

2.3   稳定可靠性

系统必须稳定可靠，能够确保各项工作正常运转，不会因错误的操作或其他原因导致数据错误或系统失败。特别是保证数据库的存储和备份安全可靠。

2.4   可扩充性

各应用系统应充分体现需求多变的特性，易于进行功能扩充，并为其他业务应用软件提供灵活的接口链接;在用户需求和系统运行环境变化时，最大限度降低由此引发的系统维护代价。

2.5   安全性

安全问题设计商业、集体利益，整个系统必须具有良好的安全性和保密性，提供全面的安全保障措施，采用多级权限控制方式，提供完整的操作日志和用户实时监测

2.6   易操作性

应用界面的友好性、易操作性。统一美观的界面、详尽方便的帮助、智能化的提示和简便的操作。

2.7   易维护

充分考虑整体系统的可操作性、可扩充性，易于运维人员维护。

3      现状与需求分析

石化行业质检部门负责最终产品的质量监控、检查、分析和改善，起到控制和预防产品质量发生问题的关键作用。快速高效的智能化验室系统的建立对于生产需求具有现实意义。

在实施质量检测过程中，大量的规范性操作技术文件、各种检测报告、仪器测试原始数据、仪器随机档案资料、备品备件等管理需要一定的人力物力，相当一部分工作内容具有重复性特征和资源共享使用需求，完全可以依托计算机自动化辅助管理系统开发的管理模块实现智能管理。

随着物联网、云计算的迅猛发展，高速率，大容量，低延迟，使万物互联的实现成为可能，为计算机自动化辅助管理系统发挥更全面、更强大的功能奠定了硬件基础。

4      功能设计研究

根据化验室业务及相关系统应用现状，智能化验室功能初步设计主要包括化验智能化管理、化验室日常管理、质量管理及监控、数据共享融合等功能。如图1所示。

4.1   化验智能化管理

针对化验室质检分析業务，通过信息化模式下智能管理样品及试剂相关基础信息、静态、动态数据，支持各业务流程无纸化管理。

（1）标准工作流的管理：从分析任务下达，任务分配，结果录入，结果审核、报告审核等方面管理整个检测分析流程。通过建立不同阶段工作流的模板，可以实现各种类型样品、各级审核的规范化管理。

（2）样品检验管理：依据产品类型和分厂、生产装置的不同设定样品来源。常用的样品类型包括原料、成品、半成品、中控、水质等。每个样品包含若干数量的分析方法、采样点、检测单等，每个分析方法包含若干分析项目，每个分析项目包含该样品的具体分析参数，如名称、数据单位、分析频次、规格指标、内控指标等。实时记录样品登样或接收的信息，实现样品结果录入、审核、判等、发布等全流程的操作，并可以实时查询核对相关信息。结合工作流中的设置，可以对样品的各种操作环节实现非常精确的控制。

（3）自动调度管理：通过自动调度实现固定频次样品的自动登记，通过LIMS调度程序的优化，保证样品自动调度的正常运行，进一步提高系统稳定性。

（4）标准试剂管理：满足化验室日常消耗的物品信息的管理，建立标准试剂管理，全面定期管理实验室标准试剂，可以监督标准品/试剂都处于有效状态中，杜绝过期物质和试剂的使用。

（5）原始记录单管理：在系统内录入分析化验结果，通过不同样品的分析模版自动生成原始记录单，实现无纸化管理分析原始记录，实现全程跟踪追溯，利于质量的管理和控制。

（6）电子合格证管理：利用报表开发工具，开发公司不同样品的合格证模版，并与Microsoft Word和Excel，以及Adobe PDF阅读器等实现无缝连接，实现合格证打印、导出，同时实现电子签名，节省了人工签名盖章的时间和精力，提高质检人员的工作效率。

4.2   化验室日常管理

（1）人员管理：帮助实验室人员进行基本信息、岗位、工作权限等信息管理。将分析人员与实际的仪器操作以及实验分析相关联，可统计实验室人员的结构信息，并根据分析项目、样品等对人员进行工作量统计。

（2）仪器管理：帮助建立实验室仪器设备基本档案，记录仪器维护、校准、修理、零部件等信息。通过扩展开发，仪器管理内容还可包括仪器到货验收、启用登记、故障登记、检修及巡检记录和报废登记等;同时可实现仪器校验和维护周期的自动提醒，并保障只有可用状态的仪器设备在检验执行中才能被选用。

（3）批次管理：建立全面的批次管理，对从原材料到成品的生产过程进行统一严格的管理，保证产品在各个生产环节中质量信息的可追溯性。

（4）库存管理：对实验室的仪器设备、试剂等库存物品的存量进行有效的管理，以便防止库存的不足和过量，实现库存的动态管理，提高实验室的工作效率，合理利用资源，降低分析成本，减少库存浪费。

（5）文档管理：對实验室相关的文档资料进行必要的管理，结合标准信息管理平台，可以对实验室的文档进行分类管理，及时掌握文档的使用状况，对具有有效期的文档进行过期提醒。

4.3   质量管理及监控

通过数据挖掘、统计分析技术，为公司提供产品质量监控和管理工具，如图2所示。

（1）质量查询：通过网页查询、趋势图、对比图、报表等方式，对主要产品的质量指标、分析检验结果进行实时展示。

（2）质量预警：实时监控产品质量信息，对有关产品质量的关键指标出现超过内控指标或产品指标的重要状况进行通报，加强监管的力度，及时预警预防各种质量事故。

（3）质量追溯：对公司的产品质量信息进行分析和展示，并给出质量控制和改进建议，对不合格品和质量事故等进行实时跟踪和追溯。

（4）统计分析：应用统计学手段，集成各种产品质量数据，通过电子报告、报表等形式，实现对产品质量、合格率、质量对标等的统计分析。

4.4   数据共享融合

更好更安全的实现共享质量数据，为其他系统提供统一的质量数据源。利用OPC、Oracle数据库、.NET等技术，通过接口开发，向MES系统、质量管理系统、ERP系统、主数据系统、其他质量系统等提供质量数据。

5      结    论

通过化验智能化管理、化验室日常管理、质量管理及监控、数据共享融合等功能，将分散的数据充分集中化、系统化，全面管理化验室工作流程，实现自动化、集成化、智能化的化验室。

主要参考文献

[1]张志檩. LIMS应用集成新进展 [J]. 数字石油和化工，2008（5）.

[2]蒋曼芳.基于石化企业数字化工厂技术研究 [J]. 信息系统工程，2015（8）.

[3]郭阳.基于MES的工厂实验室信息管理系统设计与实现[D].杭州：浙江工业大学，2017.

[4]李婷，王桂芳，王巧燕，等. 利用LIMS完成化验室仪器的集成[J]. 石油化工自动化，2013（4）.