目视化管理在智能检测和校准实验室管理系统的探索

朱养鹏， 刘娟娟， 高春昱， 付文强

（1.西安石油大学经济管理学院，西安710065；2.陕西省计量科学研究院，西安710065）

0 引 言

随着大数据、云计算、区块链等信息技术的不断发展，测量设备的信息、检定和校准信息、客户信息、过程信息、原始记录信息产生了丰富的海量数据，为智能计量检测的发源提供基础和动力。国内外的发达国家和发展中国家普遍增强了计量检测实验室的信息化建设意识［1］，认为实验室信息管理系统是整个企业信息系统的关键组成部分［2］.目前大多数检测和校准实验室采用实验室信息管理系统进行检测和校准业务的管理［3］，并且朝着精细化管理方向发展［4］，但是目前既存在电子原始记录等数据衔接及调用、样品流转管理、质量管理等方面存在薄弱环节，又存在现场目视化管理与实验室管理系统脱节的现象。通过传统的目视化管理在智能检测和校准实验室管理系统的探索，实现对检测和校准实验室检测校准业务、质量管理、现场管理的无缝对接。通过智能检测和校准实验室管理系统的目视化管理研究，既能提高计量检测机构、第三方检测机构的精细化管理、工作效率，又能保证科学、准确的证书获得不同省市地区和国家的认可。

1 概 述

1.1 目视化管理概述

目视化管理，又称为可视化管理，是通过直观、清晰的看板、符号、标牌、屏幕显示等视觉信息对现场生产活动进行管理的一种方法，是“看得见的管理”，因“一目了然”而用于提高生产效率、管理效率［5-6］。

目视化管理常用于现场管理。在实验室的现场中有各类标识；国际标准化组织在最新颁布的ISO／IEC17025：2017中明确规定了“标识”的管理范围：质量管理体系文件、检测和校准的设备、检测和校准的物品管理等。因此，目视管理可适用于现场管理中标识管理。

目视化管理可用于管理、操作流程。在目视化管理之前会进行标准化管理，将标准化管理用于工作场所。目视化管理可探索管理、操作流程以及ISO／IEC17025：2005的各要素（文件、设备、标识、记录等）过程［5］。

目视化管理结合信息化系统、质量管理，可以发挥更好的作用。福特汽车公司视觉展示与视觉控制相结合，视觉展示用来为工作人员提供信息，视觉控制用于采取行动，这两种方式可以用于现场管理或用于计算机系统［7］。随着大数据、云计算、区块链等计算机信息技术的不断发展，信息化系统遍布各行各业，目视化管理与信息化系统、质量管理的结合既避免浪费时间而提高工作效率又可以对现场管理进行改善。

1.2 实验室管理系统发展现状

在20世纪80年代初，各类实验室开始逐步推广应用实验室信息管理系统（LIMS）；之后随着计算机水平的快速发展，LIMS在实验室中普遍应用。检测和校准实验室信息管理系统属于用于存储和管理在实验室工作过程中获得的信息的一类实验室信息管理系统应用软件，用于控制和管理样品、标准、测试结果、报告、实验室人员、仪器和工作流程自动化［8］。

近年来，发达国家和发展中国家的实验室普遍增强互联网信息化意识、实验室质量管理意识。Koch、Michael在2018年指出在过去的10年中，参与欧化集团举办的各种国际研讨会的实验室测试能力的国家包括发达国家和占大多数的发展中国家，通过对其在线调查发现：①显示发展中国家实验室测试能力存在的信息来源的最重要的因素是互联网信息化，重要性占85%。②这些国家在可利用性、负担能力、实验室意识、管理意识、监管意识的状况表中显示了已经普遍增强了管理意识、实验室质量管理意识［1］。

同时，国际化标准化组织规范实验室信息管理系统。国际标准化组织2017年发布的《ISO／IEC 17025：2017检测和校准实验室能力的通用要求》对实验室信息管理系统数据管理、安全等做了明确说明［9］。

我国的计量院所、第三方检测机构逐渐意识到实验室管理系统在管理工作中的重要性。目前众多学者在档案管理技术［10-12］、设备管理［13-15］、条形码技术［16］、自动化技术［17］、综合管理系统［14］等方面进行研究，提高实验室信息管理系统的管理水平。

但是，检测和校准实验室信息管理系统目前也存在一系列的问题。检测和校准实验室信息管理系统既存在电子原始记录等数据衔接及调用、样品流转管理、质量管理等方面存在薄弱环节，又存在现场管理与实验室管理系统脱节的现象。

2 智能检测和校准实验室管理系统

2.1 系统需求分析

目前大多数检测和校准实验室采用实验室信息管理系统进行检测和校准业务的管理。智能检测和校准实验室管理系统是一个多级管理的网络化管理系统，适用于计量院所检测机构、第三方检测机构的检测和校准实验室，其目的是解决计量检测和校准业务效率低、检测样品流转管理和质量管理薄弱、现场管理与管理系统严重脱节等问题。智能检测和校准管理信息系统的主要需求如下。

（1）面向多用户，易操作。智能检测和校准管理信息系统的使用者众多，包括领导、管理、业务、实验室操作层等，对系统的性能、可操作性要求比较高。

（2）提高实验室管理水平。目前实验室对计量大数据的管理、检测样品的管理、质量管理存在薄弱环节，需要加强对包括计量检测的过程数据、证书制作的电子原始记录、检测设备的信息等在内计量大数据的管理，提高检测样品流转的管理。由于实验室管理与预期的效果存在很大差距，管理人员将工作重点侧重于实验室的日常的管理工作、规范化管理工作、严格化检测过程、侧重点通常放在具体的检测过程的严格化、规范化管理，缺乏对质量管理体系的运行情况的关注。

（3）加强现场管理与管理系统的结合。检测和校准实验室中包含设备管理、标识管理、体系文件管理、计量业务的进度管理在内的现场管理应与实验室管理系统一致并能衔接。

2.2 系统设计

（1）网络拓扑图。根据系统需求分析，设计了智能检测和校准实验室管理系统。管理系统的拓扑图见图1，客户或检定机构用户，借助手机APP、微信公众号、远程办公、移动办公通过互联网接入系统；客户托管服务面向互联网提供软件应用服务；公共服务平台在DMZ（隔离区），提供公共服务咨询业务、预约送检等其他服务，并对送检客户提供安全的业务进度查询、证书真伪查询、证书自助打印服务；数据及核心业务应用服务器，在防火墙的后面，提供最安全的数据保障，避免来自外部和内部的恶意或无意的攻击，并将可能的病毒传播扩散的影响隔离在外，确保机构数据的安全；检测机构的分支机构或第三方检定机构的分支机构，通过安全的数字链路接入系统。

图1 网络拓扑图

（2）系统架构图。基于目视化管理的智能检测和校准实验室管理系统采用B／S和C／S混合模式开发，B／S系统架构如图2所示包括展示层、功能模块、基础架构、底层平台和系统安全管理；C／S开发用于接口服务开发。①展示层：展示层提供可视化、友好化的操作界面，为用户操作提供良好的界面效果，在设计过程中尽可能减少用户的操作，提高系统操作自动化水平。②功能模块：智能计量检测和校准管理信息系统由安全管理模块、基础数据维护模块、计量业务管理模块、样品流转管理模块、电子原始记录管理模块、质量管理模块组成。③基础架构：基于.NET Framework框架平台，采用Angular2等组件方式访问数据库。④底层平台：采用SQLSERVER 2014数据库、微软IIS服务器等，完成底层的架构。⑤ 系统安全管理：基于国内外企业普遍增强了安全意识，信息系统在安全管理模块中实现系统管理、角色管理、用户身份验证、权限管理、数据备份功能。

图2 系统架构图

（3）系统功能模块。智能检测和校准实验室管理系统是一个多级管理的网络化管理系统，适用于大型计量院所、第三方检测机构的各级工作人员开展工作。图3中显示，智能检测和校准实验室管理系统由基础数据维护模块、质量管理与控制模块、计量业务管理模块、样品流程管理模块、电子原始记录管理模块组成。

图3 系统功能图

基础数据维护模块主要为系统运行所必需的基础数据提供维护，如开展项目、价格标准、客户信息、计量标准、检定设备、规程标准、人员资质等。

质量管理与控制模块主要指将质量部、人事处以及专业部门等部门的日常工作信息（如规程标准、标准器、标准物质、人员的维护、证书出具、原始记录管理工作等），通过信息化的技术手段在系统内统一进行管理。系统将从证书报告样式、证书报告所使用的规程／标准／标准器等数据、日期类等数据、人员持证信息等方面对证书报告实现全面的控制电子原始记录、证书报告所做的任何修改，系统都保存其历史数值、修改人员、修改时间等信息，实现历史追溯，加强风险控制，确保过程质量及可控性。

计量业务管理模块主要涉及检定和校准等业务的受理、客户检测样品流转、财务管理、证书制作等多个功能。该系统实现计量业务流程的一体化管理，从收发样品、证书打印、收费开票进行流程化管理，将数据进行集中存储、实施共享，固化和规范化作业流程，确保数据的准确性，避免管理的人为波动，并提供互相监督和实时矫正机制，图4为计量业务总体工作流程图。

图4 计量业务总体工作流程图

样品流程管理模块是确保检定、检测过程顺利进行和完成的基础。针对客户送检仪器样品流转的管理，需要条形码和二维码标记仪器样品的手段全程追踪和定位客户送检样品的位置，以及检测仪器样品库的入库、存储、出库和提货管理。

电子原始记录管理模块全面实现原始记录的电子化，以电子表格作为主要的记录检测数据工具，取代传统的纸质记录方法。电子原始记录系统与计量管理系统无缝对接，出具原始记录后自动生成证书报告，确保记录与证书报告的数据一致性。系统应支持对原始记录的处理，包括结构化的检测数据，以及非结构化的检测相关支持资料将作为电子原始记录的一部分，集中以电子化方式存储，省去了纸质记录烦琐的存放、保管、查找、调阅等管理工作，为检测过程提供质量保证可追溯性支持。

3 目视化管理在智能检测和校准实验室管理系统的探索

近年来，检测和校准实验室越来越重视实验室质量管理体系的持续改善的能力。目前实验室人员的能力和实验室管理系统是质量管理体系的持续改善的重要因素。

引入目视化管理有助于提高实验室工作人员的效率、提高检测证书和校准证书的质量从而提高送检客户的客户满意度，有助于提高实验室精细化管理水平，有助于持续改善实验室质量管理体系。

在实验室管理系统引入目视化管理之前需进行标准化管理。标准化管理包括标识标准化、业务流程标准化、证书模版标准化、客户信息标准化、客户委托单标准化等管理。这些标准化管理既要满足实验室质量管理体系的要求，也同时满足实验室实际的业务需求。

在实验室管理系统引入目视化管理过程中要考虑实验室设备、样品流转、操作记录、证书的全周期生命管理。全生命周期管理是一种对事物产生、运行、使用、修改、删除或回收的全周期的信息与过程。实验室设备全周期管理是指从计量院所或第三方检测机构购入计量检测设备开始进行管理，以及计量检测设备的送检记录与证书维护、计量设备的维修、计量设备报废的全生命周期管理；样品检测生命全周期管理包括是指客户仪器样品送检、仪器样品检测、提取仪器样品的全生命周期管理；操作记录全生命周期管理是指在智能计量检测管理信息系统的每一步操作都会留有痕迹，系统操作员在进行查询操作时可以根据需要进行查看；证书全生命周期管理是指从证书的生成包括证书编号的生成、证书基本信息的填写与维护、证书内容页的内容与原始记录、证书的检验员校验员和部门主任的三级审批，证书打印，证书修改以及证书抽查的全生命周期管理。

本文从标识目视化管理、预警目视化管理、样品流转目视化管理、质量管理目视化管理四个方面进行目视化管理在智能检测和校准实验室管理系统的探索。

本试验在基础配方的基础上，研究鲜花椒添加量、菜籽油添加量、十三香添加量3个因素对汤底油包的影响，各因素选取的水平见表2。

3.1 标识目视化管理

国际标准化组织颁布的ISO／IEC17025：2017中明确提出对涉及“标识”的体系文件、设施和环境条件、标准物质、各种记录等进行管理，在现场管理和智能检测和校准实验室管理系统中均涉及的管理信息要保持一致。实验室质量部门可对体系文件、设施和环境条件、标准物质、各种记录等进行统一的标识管理。

（1）体系文件标识管理。在实验室中使用的体系文件进行统一标识的目视化管理，需加盖有效、无效、在用、报废等文件标识；保存体系文件的文件柜、文件袋等通过标签、显示牌明确文件的信息。实验室管理系统对过程中报废、替换的文件进行管理，并明显显示当前有效运行的文件，便于文件管理人员和查阅人查阅及管理；智能检测和校准实验室管理系统结合试验室现场对文件进行分类管理。

（2）设施和环境条件标识管理。设施和环境条件应适合对实验室的检测和校准活动而确保结果的有效性，因此在实验室中设置显示牌，记录温度、湿度等检测环境条件。实验室人员在智能检测和校准实验室管理系统中将目视管理中涉及的设施和环境条件进行记录，并与实验室质量管理文件、检测规程及专业要求进行比对管理。

（3）设备控制的目视化管理。实验室的设备管理是一个比较复杂的过程。设备的信息包括设备唯一识别号、购买日期、使用日期、厂家信息、设备管理信息（未用、在用、在检、待修、送修、报废）、检定或校准计划以及证书有效期等信息。实验室根据科室、用途、场合、对象进行分类管理，不同的颜色代表不同的分类。同时，智能检测和校准实验室管理系统根据设备信息及分类信息生成二维码或条形码，将二维码或条形码放置在设备上。

（4）客户送检设备的目视化管理。为了防止混淆标准物品，应对客户送检仪器样品进行目视化管理。在实验室中有专门区域，划分为带有标识牌的“待检测区”“已检测区”的两个区域，客户送检仪器样品的标识管理便于监测并跟踪客户送检仪器样品的状态。智能检测和校准实验室管理系统有专门的样品流转系统对客户送检仪器样品进行管理。

（5）各项记录的目视化管理。各项记录包括客户送检记录、检测或校准证书的原始记录、质量记录、技术记录等纸质记录或电子原始记录。目视化管理对于纸质记录的管理可以起到方便、一目了然的作用。在进行目视化管理时，按类别、功能、日期、科室等信息使用标识牌进行管理，并将标示牌上的唯一标识号在智能检测和校准实验室管理系统进行统一管理。因此，记录的目视化管理用于智能检测和校准实验室管理系统在质量抽查、证书抽查、证书出错、核对财务信息等工作时会大大提高工作人员的工作效率。

3.2 周期预警目视化管理

周期预警是指智能检测和校准实验室管理系统在系统设置的一定时间内当出现即将过期工作、已过期工作或即将要进行的工作而提醒使用者的一种方式。周期预警目视化是系统使用一目了然的颜色来显示提醒信息。

表1 工作进度预警目视化管理

客服中心预警目视化管理主要用于警示客服人员的未完成工作和即将过期工作。结合图3的计量业务总体工作流程图，客服中心接收客户送检的设备进行送检登记后生成客户委托单，客户委托单上对应的仪器样品未完成打印委托单标签、仪器标签、派送工作单（将仪器派送到相应的检测实验室），此时就会在客服中心系统操作者桌面上显示。通过此功能，客服中心就会清晰的了解即将过期工作（黄色）、已过期工作（红色）、未完成工作。

各实验室预警目视化管理主要是警示实验室检测人员本人或本部门的检测仪器、证书制作、三级审批的未完成工作和实验室的设备证书过期情况。因此，根据权限登录实验室管理系统的检测员、校验员、部门主任能够看到属于本人或本部门的即将过期工作、已过期工作、未完成工作。

质量管理预警目视化管理主要是警示设备的月检、年检的周期检测信息。在设备的检定证书或校准证书有效期内（有效期截止一段时间内），为避免出现证书有效期过期影响正常检测或校准业务而提醒质量管理部门和设备所在实验室进行安排检测或校准计划。质量管理部门或实验室根据目视化管理的提醒准时完成设备的检测工作。

（2）证书制作及三级审批预警目视化管理。证书制作及三级审批目视化管理是用于警示实验室检测员未按时制作并生成证书或用于警示证书三级审批（检测员、校准员、部门主任审批）的相关信息。此部分目视化管理的工作一旦有返回操作会在所有权限的检测员的操作界面上颜色显示。检测员在界面上能够清晰看到即将过期的未生成证书的仪器和需要重新检测仪器或修改证书的委托单信息。图5为证书制作及三级审批目视化管理过程。依据证书制作及三级审批目视化管理过程，实验室工作人员结合目视化管理根据事情的轻重缓急来安排工作。

图5 证书制作及三级审批目视化管理

3.3 样品流转目视化管理

客户送检仪器样品种类繁多、数量巨大，由此检测仪器样品的管理工作受到了巨大的挑战。样品流转目视化管理一方面是为了跟踪客户检测仪器样品的位置信息从而保证使用人员清晰的了解仪器样品所在位置，避免客户送检仪器样品的丢失，另一方面是为了结合传统的目视化管理，将实验室待检测、已检测的送检仪器样品与智能检测和校准实验室管理系统结合，提高实验室检测仪器样品的效率及有序性。

样品流转目视化管理流程见图6，主要包括三部分的管理：待送检仪器样品在客服中心的管理、送检样品样品在各个实验室的管理、已检测仪器样品在客服中心待领取的管理。

图6 样品流转目视化管理流程

（1）待送检仪器样品在客服中心的目视化管理。客户送检样品样品首先登记客户单位信息、联系人信息、仪器信息（工作单信息）生成委托单，送检仪器样品登记人员打印委托单标签并将委托单标签贴到委托单上。其次客户将送检仪器样品和委托单信息送至检测仪器库房，库房操作人员打印工作单、工作单标签、仪器标签，并将待检测仪器标签贴到待检测仪器上。最后库房操作人员扫描仪器标签送入库房并操作系统将工作单派送到对应的实验室。

（2）送检样品在各个实验室的目视化管理。首先库房人员将工作单和工作单上对应的仪器送至对应实验室“待检测区”同时进行扫描。之后实验室操作人员从“待检测区”领取送检仪器样品并进行检测。最后实验室将检验完成的仪器样品放到实验室“已检测区”，待库房人员扫描并领取仪器。

（3）已检测仪器样品在客服中心待领取的目视化管理。库房人员扫描并领取仪器后送至已送检仪器库房，扫描委托单标签、仪器标签、货架标签将送检仪器同时现场如可和系统入库。当送检客户接收到短信通知领取证书时，已送检仪器库房人员扫描送件客户的委托单标签，根据系统提示的货架号在库房对应的货架上领取仪器。

3.4 质量管理目视化管理

质量管理部门目视化管理主要涉及的是管理评审信息、质量抽查信息、检测设备的周检信息。质量管理目视化管理同周期预警目视化管理一样采用过期工作（黄色）、已过期工作（红色）、未完成工作（除去即将过期和已过期工作的工作）进行目视化管理。

（1）管理评审信息目视化管理。根据国家管理评审的不同项目，质量管理人员会在系统中看到待进行管理评审的信息，之后质量管理人员进行提交管理评审的资料后，设置下一次管理评审周期。

（2）质量抽查信息目视化管理。质量管理部门在进行质量管理时，会定期或非定期进行质量抽查。系统会根据周期信息提醒质量管理人员需要抽查的实验室、证书等信息。待抽查工作结束，质量工作人员确定抽查工作结束，系统会进行下一轮的质量抽查目视化管理。

（3）检测设备的周检信息目视化管理。质量管理部门对计量院所、第三方检测机构的所有设备进行管理，设备的周检信息是保证计量院所、第三方检测机构检测工作正常运行的基本保证。现场的检测设备信息有在用、未用、报废、未用、在用、在检、待修、送修、报废等，与系统的检测设备信息保持一致。质量管理人员和实验室人员能够在目视化管理下看到当月的设备周检信息。设备周检信息目视化管理的流程如图7所示，质量管理人员查看当月是否有设备周检信息，将有周检信息的设备按自检和外检信息各自月生成设备周检信息表。自检设备周检信息表在系统中自动生成委托单并通知设备所在实验室，待检测的设备自检检测完成之后，检测合格的设备贴有证书的起止日期，最后收集设备证书之后结合自检设备骤减信息表，自动将证书信息导入对应的设备信息中。送外单位检测（外检）的设备需提醒设备所在实验室进行设备外检，待设备外检结束后，检测合格的设备贴有证书的起止日期，并手动将证书信息导入对应的设备信息中。

图7 设备周检信息目视化管理流程

4 结 语

采用传统的目视化管理与智能检测和校准实验室管理系统、质量管理相结合，从标识目视化管理、预警目视化管理、样品流转目视化管理、质量管理目视化管理四个方面探讨智能检测和校准实验室管理系统引入目视化管理进行研究。在标识目视化管理中对体系文件、设施和环境条件、标准物质、各种记录等进行管理，使得在现场管理和智能检测和校准实验室管理系统中均涉及的管理信息要保持一致。在周期预警目视化管理方面，在系统设置的一定时间内当出现即将过期工作、已过期工作或即将要进行的工作而警示使用者的一种方式。样品流转目视化管理一方面是为了跟踪客户检测仪器样品的位置信息从而保证使用人员清晰的了解仪器样品所在位置，避免客户送检仪器样品的丢失，另一方面是为了结合传统的目视化管理，将实验室待检测、已检测的送检仪器样品与系统结合，提高实验室检测样品的效率及有序性。在质量管理目视化管理方面，质量管理部门目视化管理主要涉及的是管理评审信息、质量抽查信息、检测设备的周检信息。

将目视化管理引入智能检测和校准实验室管理系统，既避免浪费时间而提高工作效率又可以对现场管理进行改善。检测和校准实验室质量管理是一个持续改善的过程，将目视化引入检测和校准实验室管理系统需要不断的改进与维护。